Текст книги "История колеса. От гончарного круга до шасси авиалайнера"

Трамвай

Вид уличного и частично уличного рельсового общественного транспорта для перевозки пассажиров по заданным маршрутам (обычно на электротяге), используемый преимущественно в городах.

Это наземная электрическая железная дорога, вид уличного и частично уличного общественного транспорта для перевозки пассажиров по заданным маршрутам, используемый преимущественно в городах. Трамвай является одним из старейших видов городского пассажирского общественного транспорта из существующих в начале XXI века.

Грузовой трамвай – вид уличного рельсового транспорта для перевозки (развозки) грузов в пределах города, одно из применений трамвая. Грузовой трамвай является транспортной организацией, которая предоставляет услуги грузоперевозок городским потребителям. Имеющиеся практически в каждом трамвайном хозяйстве служебные вагоны, перевозящие грузы для нужд обслуживания трамвайной сети, не являются частью специализированной грузовой транспортной организации и зачастую являются модификацией пассажирских вагонов.

Первая уличная рельсовая дорога появилась в Англии. Название трамвай связано с именем английского изобретателя О Трама: «Трам уэй» – дорога Трама является первоначальным названием железной дороги в Лондоне, позже – электрическая железная дорога в других городах.

В 1879 году на Берлинской выставке Э. Сименс демонстрировал электрический вагон для перевозки пассажиров. В 1881 году в Германии была пущена первая трамвайная линия Берлин – Лихтерфельде протяжённостью 2,5 км. В последующие годы трамвайное сообщение получило распространение в странах Европы и в США благодаря его очевидным технико-экономическим преимуществам и экологической чистоте по сравнению с паровой тягой.

После серии испытаний в сентябре 1880 года в Петербурге на Болотной улице была впервые проверена возможность движения электрифицированного вагона с пассажирами. Развитие трамвая в России происходило медленно из-за конкуренции с ним конно-железных дорог.

Регулярное трамвайное движение открылось в Киеве в 1892 году, в Петербурге в 1907 году. В Казани первые трамвайные линии появились в 1894 году, в Нижнем Новгороде в 1896 году. В Москве в 1899 году открыто трамвайное движение между Бутырской заставой и Петровским парком. В начале XX века трамвай появился во многих городах России. Первые отечественные трамвайные вагоны Рижского завода «Двигатель» поступили в московские трамвайные депо в 1908 году, с 1910 года электрические вагоны стал выпускать Мытищинский вагоностроительный завод, с 1915 года – завод в Самаре.

До конца 50-х годов прошлого столетия по объёму городских пассажирских перевозок в целом по нашей стране трамвай занимал ведущее положение. Только в начале 1960-х годов трамвай уступил лидерство автобусу, а с 1970-х – троллейбусу, опережая метрополитен.

Разновидность трамвая – скоростной, движущийся в 1,5–2 раза быстрее обычного, оснащается малошумными вагонами повышенной вместимости и комфортабельности. При этом используется опыт проектирования и эксплуатации вагонов скоростных железных дорог. Скоростной трамвай признан целесообразным видом транспорта. Строительство скоростного трамвая обходится дешевле строительства метрополитена, и его эксплуатация является удобным для пассажиров дополнением метрополитена.

Первый трамвай

Первым трамваем вообще и непосредственным предшественником электрического трамвая в частности была конка: городская железная дорога, вагоны которой приводились в движение тягловыми животными – чаще всего одной или двумя лошадьми (реже использовались мулы и зебры). Первые в мире городские конки появились в США: в Балтиморе в 1828 году, в Нью-Йорке в 1832 году и в Новом Орлеане в 1835 году. Однако по-настоящему успешными конные железные дороги стали только после того, как в 1852 году Альфонс Луба изобрёл рельсы с жёлобом для реборды колеса, которые утапливались в полотно дороги. До этого использовались рельсы, выступающие над уровнем улицы, что очень мешало прочему уличному движению. Изобретение Альфонса Луба оказалось незаменимым на городских улицах и фактически используется до сих пор.

Парижский трамвай в конце XIX века

Кроме конок и появившихся позднее электрических трамваев, существовали и другие виды трамвая. Иногда использовались небольшие паровозы – паровозы трамвайного типа, – однако их распространению в городах мешали дым и шум от них.

В США были популярны трамваи на канатной тяге. Первая такая дорога была пущена в эксплуатацию в Сан-Франциско в 1873 году.

В Париже, где в конце XIX века была создана городская пневматическая сеть (сжатый воздух с городской компрессорной станции по трубам поставлялся потребителям, прежде всего фабрикам), до начала XX века существовал пневматический трамвай. Вагон приводился в движение пневматическим двигателем, а запасённого в специальном баллоне сжатого воздуха хватало для поездки по всему маршруту. На конечной остановке производилась заправка баллонов сжатым воздухом. Аналогичная система первоначально применялась и в швейцарском Берне.

В Киеве, Мурманске и в некоторых других городах Российской империи работали бензомоторные трамваи. Очень распространены они были в Бельгии, где существовала сеть так называемых «местных железных дорог».

Русские учёные и изобретатели Б. С. Якоби, В. Н. Чикалев, Д. А. Лачинов и П. Н. Яблочков ещё в 1838 году разработали основные теоретические вопросы, связанные с деятельностью электрического транспорта. А Фёдор Аполлонович Пироцкий в 1876 году на участке железной дороги между Белоостровом и Сестрорецком испытывал принцип передачи электроэнергии по рельсам. В 1880 году были проведены опыты, необходимые для начала широкого применения электродвижения в городском транспорте. 22 августа (3 сентября) 1880 года Пироцкий сумел сдвинуть на электрической тяге настоящий вагон конки с империалом. Питание обеспечивала расположенная рядом миниатюрная электростанция.

Первый постоянный коммерческий маршрут электрического трамвая открыла фирма Вернера фон Сименса под Берлином, используя первоначально конструкцию Пироцкого.

Машина, созданная германским инженером Эрнстом Вернером фон Сименсом, была использована в 1879 году на Германской промышленной выставке в Берлине. Локомотив использовался для катания посетителей по территории выставки. Скорость ведомого локомотивом поезда составляла 6,5 км/ч.

После успеха на выставке Сименс приступил к строительству электрической трамвайной линии в 2,5 км в берлинском пригороде Лихтерфельде. Моторный вагон получал ток напряжением в 100 вольт через оба рельса. В 1881 году первый трамвай, построенный компанией «Сименс унд Хальске», использовавший данные Пироцкого и некоторые его решения, прошёл по железной дороге между Берлином и Лихтерфельдом, тем самым открыв эпоху трамвайного движения. В том же году Сименс построил трамвайную линию такого же типа в Париже.

В 1885 году трамвай появился в Великобритании в английском городе-курорте Блэкпуле.

Появление первых трамваев в США произошло независимо от Европы. Изобретатель Лео Дафт начал эксперименты с электрической тягой в 1883 году, построив несколько небольших электровозов. Его работы заинтересовали директора Балтиморской конки, который решил перевести трёхмильную линию на электротягу. Дафт занялся электрификацией линии и созданием электрических трамваев. 10 августа 1885 года на этой линии открылось движение электрического трамвая – первого на американском континенте. Однако система оказалась неработоспособной: использование третьего рельса приводило к коротким замыканиям во время дождя, к тому же напряжение (120 вольт) убивало многих мелких животных (кошек, собак), да и для людей было небезопасно. Вскоре от использования на этой линии электричества отказались и вернулись к лошадям.

К 1886 году Дафт усовершенствовал систему – вместо третьего рельса стала применяться двухпроводная контактная сеть. Её можно считать прообразом будущих троллейбусов. Трамваи системы Дафта использовались в Питтсбурге, Нью-Йорке и Цинциннати.

Другим пионером трамваев в Америке был Шарль Ван Депуле. Узнав об успехе электровоза Сименса в Германии, он устроил демонстрацию собственного экспериментального электрического вагона в 1883 году на промышленной выставке в Чикаго. К 1886 году в пяти городах США и одном городе Канады – в Виндзоре – работали трамваи его системы. Для питания он использовал однопроводную контактную сеть.

Первый трамвай в Российской империи пустили 2 мая 1892 года в Киеве, строил его инженер А.Е. Струве. Затем он появился в Нижнем Новгороде, Елисаветграде, Витебске, Курске, Одессе, Казани, Твери, Екатеринодаре, Екатеринославе. В азиатской части России первая трамвайная линия была открыта 9 октября 1912 года во Владивостоке.

Легкорельсовый транспорт

Городской железнодорожный общественный транспорт, характеризующийся меньшими, чем у метрополитена и железной дороги, и большими, чем у обычного уличного трамвая, скоростью сообщения и пропускной способностью.

Разновидностью легкорельсового транспорта является скоростной трамвай в том числе подземный трамвай и городская железная дорога. При этом отличия таких легкорельсовых систем от метрополитена, городской железной дороги, являются нечёткими, что зачастую становится причиной терминологических ошибок. В целом данный термин, как правило, применяется для обозначения скоростных электрифицированных железнодорожных систем (например, трамвайных), обособленных от прочих транспортных потоков на большей части сети, однако допускающих в рамках системы и одноуровневые пересечения, и даже уличное движение (в том числе трамвайно-пешеходные зоны). В отличие от лёгкого метро, более близкого к обычному метро, легкорельсовый транспорт ближе к трамваю.

Метрополитен

Городская внеуличная железная дорога – метрополитен – предназначена для массовых скоростных перевозок пассажиров. Название «метрополитен» происходит от французского слова metropolitain – столичный, в России и во многих других странах – «подземка», как в английском underground, американском варианте – subway, на немецком – Untergrundbahn. Метро отличается большой пропускной способностью, скоростью движения поездов.

В традиционном понимании метро – это городская железная дорога с курсирующими по ней маршрутными поездами для перевозки пассажиров, инженерно отделённая от любого другого транспорта и пешеходного движения (внеуличная). Движение поездов в метрополитене регулярное, согласно графику движения. Метрополитену свойственны высокая маршрутная скорость (до 80 км/ч) и провозная способность (до 60 тыс. пассажиров в час в одном направлении). Линии метрополитена могут прокладываться под землёй (в тоннелях), по поверхности и на эстакадах (особенно это характерно для городских монорельсов).

Впервые в мире внеуличная подземная железнодорожная линия для поездов с паровой тягой была построена в Лондоне в тоннелях мелкого заложения. Первые тоннели строились траншейным способом. Сначала вырывался ров, на дно которого укладывались рельсы, затем над ними строились кирпичные арочные своды, и вся конструкция засыпалась землёй. В ходе такого варварского способа сносились целые кварталы, что, конечно, вызывало огромное возмущение местных жителей.

Первая линия, носившая название «Metropolitan Railway» и состоявшая из семи станций, была открыта 10 января 1863 года. Её длина составила 6 км.

Накануне официального открытия первой ветки метрополитена состоялась особая поездка для представителей высшего света Англии. Первым пассажиром стал принц Уэльский, будущий король Англии Эдуард VII.

Несомненно, что постройка подземной железной дороги вызвала волну обсуждений и опасений в лондонском обществе. Среди основных страхов была боязнь отравиться серными газами или погибнуть под обрушившимися под тяжестью города сводами. Несмотря на все страхи, в первый же день вагоны метро перевезли 40 тысяч пассажиров.

Больше всего билетов продавалось в третий класс. «Вагоны» этого класса представляли собой обычные открытые грузовые платформы со скамейками. Чтобы попасть в «вагон», надо было просто переступить через бортик. Из-за отсутствия крыши пассажиры третьего класса приезжали к месту назначения зачастую не очень чистыми и с растрепанными волосами.

Вагоны второго класса были не в пример лучше. Здесь уже была крыша и подобие купе со скромной отделкой.

Первый класс был шикарен – комфортные шестиместные купе с отдельным выходом на перрон, роскошная внутренняя отделка, кожаные диваны и газовое освещение.

К распределению пассажиров по классам относились очень трепетно. Был случай, когда одна дама даже нажаловалась в Pall Mall Gazette, что «леди без шляпки с младенцем на руках, находившаяся в моем вагоне, явно не была пассажиром первого класса».

Интересно, что для курильщиков выделялись специальные вагоны.

Первый метрополитен был далёк от идеала, но все неудобства компенсировала скорость перемещения, которую не мог предоставить ни один другой вид городского транспорта. Метрополитен быстро набирал популярность. За первый год работы услугами метро воспользовался 1 млн человек, а на следующий год число пассажиров увеличилось до 10 млн человек.

Использование паровозов в замкнутом пространстве с непродуманной системой вентиляции сразу же привело к проблеме недостатка воздуха в подземке. Дым и пар вызывали недомогания у пассажиров, и они вынуждены были обращаться за врачебной помощью. Впоследствии на каждой станции присутствовал аптекарь, продававший «микстуру метрополитена».

Надземные железные дороги в Нью-Йорке: линия Третьей авеню, 1896 г.

Проблема загрязненности воздуха решилась, лишь когда паровозы заменили на электровозы.

В 1890 году в Лондоне была открыта первая в мире электрифицированная линия метро, применение которой ускорило развитие строительства подземных железнодорожных линий, так как позволило освободить тоннели от дыма и копоти, улучшить условия их эксплуатации.

Первая линия городской железной дороги в США была открыта в Нью-Йорке в 1868 году. Эта дорога была уложена на металлических эстакадах, а для движения вагонов применялась канатная тяга. Такое решение позволило ускорить и удешевить строительство линии метро, отпала необходимость в устройствах вентиляции. В 1871 году канатную тягу заменили паровой, а в 1890 году – электрической. Однако наземный метрополитен мешал городской застройке, создавал шум.

На Европейском континенте первый метрополитен был построен в Будапеште в 1896 году. В 1900 году построены подземные линии железных дорог в Париже, позже в Мадриде, Барселоне, Токио, Стокгольме и в других городах мира.

В России проект первого метрополитена был предложен в 1902 году инженером П.И. Балинским для Москвы, но не был принят Городской Думой. В годы Советской власти вопрос о строительстве метро в Москве был поднят в 1922 году, а строительство начато лишь в 1931 году. Первая очередь Московского метрополитена с 13 станциями была открыта в 1935 году. В 1955 году Ленинградский (ныне Петербургский) метрополитен принял первых пассажиров. Затем были пущены в эксплуатацию метрополитены в Киеве (1960 г.), Тбилиси (1966 г.), Баку (1967 г.), Харькове (1975 г.), Ташкенте (1977 г.), Ереване (1981 г.), Минске (1984 г.), Горьком (ныне Нижний Новгород) и Новосибирске (1985 г.), в Куйбышеве (ныне Самара) – в 1987 г., Свердловске (ныне Екатеринбург) – в 1991 г.

В комплекс метрополитена входят: станции с пассажирской посадочной платформой и вестибюлями; пристанционные объекты энергетического и вентиляционного хозяйства; перегонные тоннели с устройствами вентиляции и водоотлива; тупики с путевым развитием для оборота и отстоя подвижного состава; мосты и путепроводы на наземных участках линии; наземные здания для диспетчерского управления движением поездов, системой электроснабжения и электромеханическими устройствами; здания для эксплуатационного персонала; электродепо.

Проект Петербургского метрополитена П. И. Балинского (1900-е гг.)

После Второй мировой войны в связи с быстрой урбанизацией началось усиленное строительство и расширение метрополитена в крупных городах всех стран мира. В настоящее время крупные сети линий метрополитена общей протяжённостью свыше 160 км имеются в Нью-Йорке, Лондоне, Париже, Токио и Москве. Насчитываются также пять сетей метро протяжённостью более 80 км: в Чикаго, Сан-Франциско, Бостоне, Берлине и Гамбурге.

Эстакадный транспорт

В просторечии «надземка» – городская рельсовая скоростная внеуличная отдельная система или часть системы городских железных дорог, метрополитенов, легкорельсового транспорта (в зависимости от исполнения, количества вагонов и массо-габаритных параметров подвижного состава), проложенная над землёй на эстакаде.

Линии эстакадного транспорта строятся в городах мира с конца XIX века. Одним из первых была надземка Нью-Йорка на паровой тяге, открытая «шайкой Твида» в 1867 году.

Первые из этих линий использовали паровозы либо механическую передачу от стационарных паровых машин, впоследствии линии были электрифицированы. В середине XX века число эстакадных линий стало снижаться: некоторые системы закрыты целиком (Ливерпуль, 1956), в других эстакадные линии заменяются подземными (Нью-Йорк).

Эстакады в первых системах были стальными, сейчас часто заменяются железобетонными (например, в Чикаго). Вопреки общемировой тенденции, в 2003 году в Москве была открыта Бутовская линия лёгкого метро, на 2/3 проходящая по стальным эстакадам.

Хотя в настоящее время эстакадный транспорт по большей части используется в городском транспорте как альтернатива подземным тоннелям одной из самых длинных дорог такого типа была Морская железная дорога Флориды (Florida East Coast Railway) соединяющая город Майами (США) с островами Ки-Уэст, которая в значительной части проходила над шельфом океана по железнодорожным эстакадам. Эта дорога действовала несколько десятилетий и в 1938 году была переделана в автомобильное шоссе. Строительство наземных и надземных станций и перегонов железных дорог (наиболее простых по конструкции) обходится намного дешевле и занимает меньше времени по сравнению с подземными. Под строящимися эстакадами располагаются существовавшие ранее и работающие развязки, автодороги и инженерные коммуникациями.

В Японии, в Китае даже автомобильный транспорт переводится на эстакады. Так, например, экономится земля, которая под эстакадой работает так, как ей положено. Эстакадная дорога дешевле, чем обычная. Сегодня французы по заказу РАО «РЖД» проектируют эстакадную дорогу «Москва – Нижний Новгород». Это говорит о том, что эстакадная дорога оказывается дешевле обычной железной дороги даже в российских условиях.

Фуникулёр

Рельсовое транспортное средство с канатной тягой для перевозки людей или грузов в вагонах на небольшое расстояние по крутой трассе. Фуникулёр является специализированным транспортом, применяемым в условиях тяжёлого рельефа местности.

Вагоны фуникулёра двигаются при помощи стального кабеля, жёстко связанного с этими вагонами. В конечных пунктах этот кабель перекинут через лебедку и непрерывно наматывается на барабаны, приводимые в действие электродвигателем. Электродвигатель обычно располагается на верхней станции.

Впервые использование фуникулёра в качестве пассажирского транспорта предложено в 1825, а осуществлено в 1854 в Италии (Генуя) и Австрии (Зоммеринг).

Фуникулёры довольно распространены в Европе, например, в Париже, Барселоне, Бергене, Праге, Сочи, Неаполе, Генуе, Комо, Бергамо, Киеве и других крупных городах. Линии фуникулёра, исполняя транспортную работу, одновременно часто становятся аттракционом, предметом внимания туристов.

Наиболее распространена схема фуникулёра с двумя немоторными вагонами, жёстко соединёнными канатом, перекинутым через шкив. Шкив и вращающий его стационарный двигатель расположены на верхней станции фуникулёра.

Двигатель приводит в движение перекинутый через шкив и уложенный между опорными рельсами канат, на концах которого жёстко закреплены вагоны. Вагоны, таким образом, разъезжаются в середине линии. Такая схема наиболее экономична – энергия тратится не на подъём и спуск самих вагонов, а фактически на перевозку разницы в весе двух по-разному наполненных пассажирами вагонов, а также на преодоление силы трения и на торможение.

В фуникулёре с водяным балластом разница в весе между вагонами компенсируется водой, которая выполняет роль противовеса. Внешний двигатель, в таком случае, не нужен.

Сегодня фуникулёр – это не только общественный транспорт, но и туристическая достопримечательность

Для фуникулёров типичными являются относительно короткие (чаще всего несколько сотен метров) трассы с очень крутым уклоном, достигающим в среднем 70 % (35°). Уклон на трассе обычно постоянен, но иногда незначительно варьируется на разных участках.

Для организации путей фуникулёров используются три схемы: четырёхрельсовая, трёхрельсовая и двухрельсовая. В последнем случае для пропуска вагонов на разъезде применяется стрелочный перевод Абта (нем.) с использованием в вагонах колёсных пар особой конструкции, где одно из колёс имеет реборды с двух сторон – внутренней и внешней, а на другом колесе реборды нет совсем, но оно имеет большую ширину для облегчения его прохождения между разрывами рельс.

Фуникулёры обычно имеют только две станции (верхнюю и нижнюю). В этом случае вагон движется по трассе без остановки от начала до конца. При наличии у фуникулёра промежуточных станций остановка вагончика у промежуточной станции может быть предусмотрена графиком движения (Пражский фуникулёр) либо делаться по дополнительной заявке пассажиров (Карловарский фуникулёр «Диана»).

Вагоны фуникулёра проектируются индивидуально под каждую трассу, с учётом её крутизны. Таким образом, будучи поставлены на горизонтальную поверхность, они выглядели бы «скособоченными». Вместо одиночных вагонов могут курсировать составы из вагонов, как, например, в Стамбульском фуникулёре «Кабаташ-Таксим».

Кармелит в Хайфе и Тюнель в Стамбуле, а также линия фуникулёра между станциями Куробэ-Ко и Куробэ-Дайра (Куробе, Япония) – части туристической линии Tateyama Kurobe Alpine Route, являются примерами фуникулёров с подземным размещением трасс. В подземном Кармелите на дистанции около 2 км расположено 6 станций, за что его часто называют метрополитеном. Стамбульский Тюнель не имеет промежуточных станций, однако некоторые буклеты для туристов его называют старейшим метро в континентальной Европе.

Наклонные лифты довольно близки по своему предназначению и внешнему виду к фуникулёрам, отличительным критерием в данном случае будет являться сцепка, которая позволит безошибочно отнести данное устройство к фуникулёрам. Если же поднимающаяся и опускающаяся платформы или вагоны не соединены один с другим тросом и перемещаются независимо друг от друга, то речь идёт о наклонном лифте. Например, грузовой подъёмник в ущелье реки Адырсу в Кабардино-Балкарии не является фуникулёром, так как в нём перемещается только одна платформа. Также существуют судоподъёмники, конструктивно устроенные по подобному принципу, например судоподъёмник Красноярской ГЭС.

По устройству к фуникулёру близки и канатная дорога, и трамвай на канатной тяге («канатный вагон»; устоявшегося русского термина не существует). Отличия фуникулёра от рельсового трамвая следующие:

– Линия фуникулёра прокладывается на коротком протяжении, как правило с большим постоянным уклоном, направленным в одну сторону на всём протяжении трассы.

– Вагоны проектируются с учётом этого уклона и имеют постоянную ориентацию на линии (одна сторона нижняя, другая – верхняя).

– Линии фуникулёра никогда не образуют сети, не разветвляются и не пересекаются.

– Движение каната, приводящего вагоны в действие, реверсивное, направление меняется всякий раз, когда вагон или вагоны достигают конца линии.

– Привод (двигатель) располагается на верхней станции, вагоны фуникулёра собственных двигателей не имеют.