Сверхтрамвай - ВВРТ

Главная страница

Страница о перспективном виде наземного транспорта - сверхтрамвае (ВВРТ)

О чём эта статья, и для чего она была создана

Исходные положения: почему и для чего нужен ВВРТ

Что означают слово "сверхтрамвай" и аббревиатура "ВВРТ"

Сравнение автомобильного и рельсового транспорта: преимущества и недостатки.

О чём эта статья, и для чего она была создана

Эта страница существует в качестве описания предлагаемой перспективной системы наземного транспорта, которая должна заменить автомобильный транспорт как вездесущий и основной вид транспорта для перевозок на малых и средних расстояниях. Идея создания отдельного сайта для этой цели возникла в связи с уже неоднократно возникавшими на различных форумах транспортной тематики дискуссиях на тему возможности и перспективности замены автотранспорта рельсовым транспортом в масштабах целой страны, а может быть, и всего мира. В ходе этих дискуссий мне, автору данного сайта, как стороннику такой замены, традиционно приходится сталкиваться с различными аргументами и возражениями против замены автотранспорта рельсовым транспортом. Часть этих возражений, конечно, совершенно здравые, и указывают на проблемы, которые потребуют каких-то вариантов их решения. Но, к сожалению, львиная доля аргументов оказывается по сути дела относящейся вовсе не к каким-то из вариантов предлагаемой системы, а к собственному представлению оппонентов о том, что представляет собой "рельсовый транспорт, заменяющий автотранспорт". Это и понятно, и естественно: формат форумов не располагает к написанию сразу достаточно длинных и подробных технических описаний устройства и технологии работы транспортной системы, и это приводит к тому, что все эти недосказанные моменты приходится разъяснять по ходу дискуссии. Что, к сожалению, приводит к несколько беспорядочному её ходу, и создаёт впечатление, что ВСЕ "вылезающие" при этом контраргументы и технические решения возникают только по ходу дискуссии, только чтобы "отбрехаться". Тогда как на самом деле в ходе обсуждений действительно у участников возникают порой новые идеи. Но хотелось бы именно того, чтобы у участников дискуссии, если их интересует эта тематика, было более чёткое понимание, в каком виде представляется наш замечательный вид транспорта :) на данный момент, какие технические решения подразумеваются изначально, ещё до начала очередной дискуссии, а какие - действительно новые, имеющие лишь статус свежего предложения.
Таким образом, предполагается, что в случае возникновения очередной подобной дискуссии, как только речь зайдёт о каких-то технических вопросах, я буду отсылать заинтересованных участников на этот сайт с описанием, дабы не лить лишний раз воду на форуме, и не терять своё и чужое время на долгие обсуждения уже давно ясных и устаканенных на самом деле вопросов.
Или же ссылка на сайт будет даваться, даже не дожидаясь возникновения спора на эту тему, просто в качестве презентации.

Исходные положения: почему и для чего нужен ВВРТ

Как уже было сказано выше, сверхтрамвай (ВВРТ) предлагается в качестве нового вида транспорта для замены автомобильного транспорта, который, вообще говоря, должен будет полностью заменить его, по крайней мере, во всех достаточно густонаселённых регионах и во всех транспортных коридорах с достаточно высокой интенсивностью движения. Автомобильный транспорт при полномасштабной реализации проекта, тем не менее, не перестанет существовать совсем, но его ниша должна существенно измениться. Автомобильный транспорт станет, видимо, транспортом в первую очередь малоосвоенных территорий, транспортом, работающим в сельском хозяйстве непосредственно на полях, а также на стройплощадках, на лётных полях аэродромов. Это, таким образом, будет в основном сравнительно низкоскоростной транспорт высокой проходимости, рассчитанный на работу в условиях бездорожья. Все же задачи перевозок, требующие более высокой скорости, эффективности и комфорта, будет при этом выполнять сверхтрамвай.
Почему же в этой роли не устраивают автомобили, которые, собственно, и выполняют такие перевозки на сегодняшний день? Автомобильный транспорт отличается от рельсового рядом особенностей, которые влекут за собой массу последствий. В первую очередь это следующие базовые моменты:

Автомобильный транспорт ездит на резиновых пневматических шинах по ровной (или не очень) дороге, и требует рулевого управления, в то время как рельсовый транспорт ездит по стальному рельсовому пути с определённым профилем и колеёй на стальных колёсах, и не требует рулевого управления, т.к. направляется рельсовым путём.
Подвижной состав автомобильного транспорта способен при определённых условиях выезжать за пределы специально подготовленной дороги для него, и въезжать обратно на дорогу, при этом, во-первых, нарушая почвенный и растительный покров (если имел место выезд на участок с растительным покровом), во-вторых, занося грязь на поверхность дороги. Дорога представляет собой относительно плоскую более-менее плотную поверхность, подверженную накоплению на ней атмосферных осадков, а также пыли и грязи, которые, во-первых, снижают коэффициент сцепления с дорогой для подвижного состава, часто в несколько раз, во-вторых, при движении подвижного состава по дороге поднимаются в воздух, загрязняя сам данный автомобиль и соседние, в том числе ухудшая видимость через стёкла, а также загрязняя этим окружающее пространство и находящиеся там объекты. Также значительный ущерб наносят связанные с характером дороги факторы, ускоряющие коррозию транспортных средств - противогололёдные реагенты, а также камни и гравий, нарушающие лакокрасочное покрытие транспортных средств. Пыль и грязь, поднимаемая при движении по дороге, кроме загрязнения транспорта и местности, ущерба здоровью людей, также частично проникает в различные узлы транспортных средств, ускоряя их износ.
Автомобильный транспорт ездит, как правило, в виде одиночных транспортных средств, и лишь очень ограниченно может сцепляться в автопоезда, причём число транспортных звеньев в автопоезде очень невелико (как правило, не более 4), прицепными звеньями служит исключительно специализированный несамоходный подвижной состав (прицепы, полуприцепы и т.п.), а трудности в эксплуатации очень резко возрастают с каждым увеличением числа звеньев на единицу; сцепка же произвольных типов подвижного состава, в т.ч. нескольких самоходных единиц (автомобилей) между собой, называемая буксировкой, хотя и технически возможна в аварийных ситуациях, но накладывает ещё более серьёзные ограничения в эксплуатации, и не может быть режимом нормальной работы транспорта.
Подвижной состав автомобильного транспорта - как одиночные автомобили, так и автопоезда - приспособлены к движению только в одном направлении. Хотя задний ход возможен, но только с существенными ограничениями, на небольшие расстояния, на малой скорости, с повышенной нагрузкой для водителя. Для автопоездов же движение задним ходом особенно затруднено, и особенно ограничено в протяжённости пути. Таким образом, для смены направления движения автомобильному транспорту всегда требуется разворот, а значит, требуется и место для разворота.
В то же время, разные типы подвижного состава рельсового транспорта могут быть рассчитаны на возможность нормального обзора для управления из кабины этой единицы подвижного состава при движении как в обоих направлениях, так и только в одном направлении - но, как правило, собственно движение в составе возможно всегда в любом направлении без каких-либо ограничений даже для "одностороннего" подвижного состава.

Это - лишь самые основные особенности, которые сами по себе, разумеется, ещё не полностью объясняют все характерные недостатки именно автомобильного транспорта, однако именно эти особенности делают эти недостатки или неизбежными, или по крайней мере требуют слишком больших затрат для их нейтрализации. Более подробно эти недостатки описаны на отдельной странице, и там же более подробно проводится сравнение с рельсовым транспортом по этим параметрам.

Что означают слово "сверхтрамвай" и аббревиатура "ВВРТ"

Итак, что же означают имена, выбранные для этого вида транспорта? Проще объяснить это, если начать с аббревиатуры. Здесь всё просто: ВВРТ - это "рельсовый транспорт высокой вписываемости". Высокая вписываемость в данном случае подразумевает как способность к движению и работе в кривых очень малого радиуса в плане, так и способность к преодолению уклонов большой крутизны и вертикальных кривых сравнительно малого радиуса.
Ну а теперь уже будет понятно, почему второе имя, образное - "сверхтрамвай". Как известно, путь трамвая содержит кривые намного меньшего радиуса, чем пути обычных железных дорог, и могут проходить по гораздо более крутым уклонам. В таком случае "сверхтрамвай" означает намерение или необходимость во что бы то ни стало обеспечить возможность движения по кривым ещё более малого радиуса, чем допустимые для трамвая, и по ещё более крутым уклонам, чем допустимые для трамвая. Кроме того, необходимым условием является, вообще говоря, допустимая скорость движения подвижного состава, несколько большая, чем обычно принятая для трамвая.

Сравнение автомобильного и рельсового транспорта: преимущества и недостатки.

Итак, здесь приступим к более детальному рассмотрению преимуществ и недостатков автомобильного и рельсового видов транспорта, которые должны обусловливать рациональное разграничение ниш их применения. Рассмотрим, какие из проблем у автомобильного и рельсового транспорта общие или сходные, а в чём они существенно различны.

Пространственные отношения, общие для наземного транспорта

Начнём с самого общего. Главное, конечно - то, что оба вида транспорта являются принципиально наземными - то есть, подразумевающими преимущественное расположение дороги на суше, на естественном уровне земли, возможно, с некоторой корректировкой самого уровня земли. В то же время, расположение пути выше или ниже уровня земли, а также пересечение водных преград в обоих случаях практически в равной степени возможно, но требует наличия искуственных сооружений, которые всегда оказываются намного дороже на единицу длины, чем участки дороги приблизительно на уровне земли, а также довольно часто занимают некоторое дополнительное количество площади земли.

Следствием расположения на уровне земли является то, что такие дороги занимают в плане определённую площадь земли, которая является достаточно дорогостоящим ресурсом. Также дорога или путь наземного транспорта занимает и определённый объём в трёхмерном пространстве, что определяется высотой габарита дороги.

А это значит, что пересечения путей разных направлений наземного транспорта - как одного, так и разных видов - могут выполняться либо в одном уровне - как правило, на уровне земли, либо в разных уровнях, что подразумевает разницу в уровнях этих путей на величину, равную сумме высоты габарита одного из путей (того, который снизу) и строительной высоты другого (который сверху). Промежуточные варианты, разумеется, в принципе возможны, однако они не только не допускают одновременного движения по пересекающимся путям (как и пересечение в одном уровне), но и требуют перемещения крупногабаритных и массивных конструкций участка по крайней мере одного из путей, что во-первых, дорого и в строительстве и в эксплуатации, во-вторых, занимает много времени на каждое переключение. Таким образом, применение такого рода пересечений с недостаточной разницей уровней может быть оправдано лишь в некоторых исключительных случаях - если набрать необходимую разницу уровней совершенно не представляется возможным, даже при некотором изменении трассы, и при этом движение по одному из путей достаточно редко, чтобы затраты времени на переключение и на подготовительный период перед переключением не занимали слишком большую долю времени. Широко известным примером таких пересечений, правда, не двух видов наземного транспорта, а водного с наземным, являются разводные мосты.

Дальнейшее следствие этого, в т.ч. того, что опорная структура дороги расположена снизу от самого транспортного средства - это то, что разветвление путей также возможно, и наиболее удобно лишь в одном уровне - в общей плоскости разветвляющихся путей, а разветвление с расхождением хотя бы частично в вертикальной плоскости, хотя принципиально возможно, но практически так же сложно, неудобно и в большинстве обычных случаев неэффективно, как и конструкции типа разводных мостов: здесь должен быть подвижным целый участок пути, в одном из положений вторгающийся в габарит другого направления - от точки разветвления до точки, где разница уровней становится достаточной с учётом строительной высоты конструкций, или где конструкция одного пути в любом положении полностью выходит из габарита в каком-то другом направлении - по горизонтали, диагонали и т.п. Наглядным и достаточно привычным примером подобного разветвления по вертикали являются подвижные погрузочные рампы, применяемые для погрузки-разгрузки автомобилей на верхний уровень автомобилей-автовозов, или на разные уровни вагонов-автовозов и т.п.

Пространственный аспект проблемы вписывания в кривые

Следующий момент, общий и неизбежный для всех видов наземного транспорта - это увеличение ширины габарита в кривых. В горизонтальных кривых увеличивается ширина, занимаемая подвижным составом, а в вертикальных - высота. При этом, поскольку опора транспорта находится снизу от него, в вертикальных кривых может возникать проблема уменьшения зазора между опорной структурой дороги и частями подвижного состава.

Причина такого уширения габарита в том, что, как правило, кузова подвижного состава ради удобства в эксплуатации, удобства размещения грузов, пассажиров или оборудования, ради лучшего использования пространства в случае прямого пути или кривых малой кривизны, а также ради уменьшения аэродинамического сопротивления, делают по возможности постоянной ширины и постоянной высоты в пределах некоторого жёсткого участка кузова. Таким образом, габарит в плане определяется в прямой шириной прямоугольника такой жёсткой секции кузова. В кривой же габарит описывается по ширине двумя кривыми линиями - в случае круговой кривой - дугами с центром в центре круговой кривой. Из геометрических соображений понятно, что расстояние между этими дугами в любом случае будет больше, чем ширина прямоугольника, который необходимо вписать. И чем меньше радиус кривой, и чем больше длина прямоугольника, тем больше будет уширение (при условии одинакового способа его вписывания). Однако, нет никаких причин, почему прямоугольник мог бы быть вписан между дугами единственным образом. И в самом деле, для различных видов транспорта, и вообще различных образцов подвижного состава даже одного вида транспорта, встречаются разные схемы вписывания. Представляется наиболее удобным характеризовать и классифицировать их по тому, какие точки габаритного очертания кузова проходят по максимальному, а какие - по минимальному радиусу. Для прямоугольной части очертания по максимальному радиусу всегда проходит один из углов с внешней стороны кривой, или же в предельном случае оба этих угла по равному радиусу. Если на концах жёсткой секции кузова имеются суженные участки, максимальный радиус может определяться и какой-то точкой очертания этих суженных участков. Минимальный радиус для прямоугольного очертания в принципе может описываться как любой из точек боковой стороны, так и одним из углов, или точкой на суженном концевом участке, если есть такие участки кузова. Но на практике в абсолютном большинстве случаев минимальный радиус описывается именно одной из точек боковой стороны прямоугольного очертания кузова. Дальнейшее рассмотрение будет для простоты предполагать именно чисто прямоугольное габаритное очертание жёсткой секции кузова.

Нетрудно показать, что в случае, если максимальный радиус описывается одновременно обоими углами прямоугольника с внешней стороны кривой, то минимальный радиус описывается точно серединой боковой стороны прямоугольника с внутренней стороны кривой (по касательной). Также верно и обратное. Далее, можно показать, что для данного прямоугольника и данного минимального (внутреннего) радиуса или данного максимального (внешнего) радиуса именно такое положение даст минимально возможную ширину габарита, т.е. минмальную разность между внешним и внутренним радиусами. Любое другое положение точки минимального радиуса на данном прямоугольнике приведёт к большему внешнему радиусу. Таким образом, ширина фактического габарита (или "габаритного коридора вписывания", что то же самое в данном контексте) для прямоугольной в плане жёсткой секции в круговой кривой определяется всего тремя параметрами (линейными размерами): минимальным (внутренним) радиусом вписывания, собственной шириной прямоугольника, и расстоянием вдоль оси секции от точки минимального радиуса до наиболее удалённого конца этой секции. Эта зависимость выражается следующим простым выражением:
r_max² = (r_min+b)²+l_t²,
где r_max - максимальный (внешний) радиус вписывания, r_min - минимальный (внутренний) радиус вписывания, b - ширина габаритного прямоугольника секции кузова, и l_t - расстояние от сечения кузова, проходящего по минимальному радиусу, до сечения, проходящего по максимальному радиусу (т.е. до наиболее удалённого из концов габаритного прямоугольника секции).

(Критика системы "строгого" PRT)