Модернизация транспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Причины появления нетрадиционного вида транспорта

2. Основные признаки нетрадиционного вида транспорта и основные виды

Заключение

Список литературы

Введение

Во все времена и у всех народов транспорт играл важную роль. На современном этапе значение его неизмеримо выросло. Сегодня существование любого государства немыслимо без мощного транспорта.

В ХХ в. и в особенности во второй его половине произошли гигантские преобразования во всех частях света и областях человеческой деятельности. Рост населения, увеличение потребления материальных ресурсов, урбанизация, научно-техническая революция, а также естественно-географические, экономические, политические, социальные и другие фундаментальные факторы привели к тому, что транспорт мира получил невиданное развитие как в масштабном (количественном), так и в качественном отношениях. Наряду с ростом протяженности сети путей сообщения традиционные виды транспорта подверглись коренной реконструкции: значительно увеличился парк подвижного состава, во много раз поднялась его провозная способность, повысилась скорость движения. В то же время на первый план вышли транспортные проблемы. Эти проблемы по преимуществу относятся к городам и обусловлены чрезмерным развитие автомобилестроения. Гипертрофированный автомобильный парк крупных городов Европы, Азии и Америки вызывает постоянные пробки на улицах и лишает себя преимуществ быстрого и маневренного транспорта. Он же серьезно ухудшает экологическую обстановку.

Транспорт как особо динамичная система всегда был одним из первых потребителей достижений и открытий самых различных наук, включая фундаментальные. Более того, во многих случаях он выступал прямым заказчиком перед большой наукой и стимулировал ее собственное развитие. Трудно назвать область исследований, не имевшую отношения к транспорту. Особенное значение для его прогресса имели фундаментальные исследования в области таких наук, как математика, физика, механика, термодинамика, гидродинамика, оптика, химия, геология, астрономия, гидрология, биология и другие. В не меньшей степени транспорт нуждался и нуждается в результатах прикладных исследований, проводимых в области металлургии, машиностроения, электромеханики, строительной механики, телемеханики, автоматики, а в последнее время электроники и космонавтики. В свою очередь некоторые открытия и достижения, полученные в рамках собственно транспортных наук, обогащают другие науки и широко используются во многих нетранспортных сферах народного хозяйства.

Дальнейший прогресс транспорта требует использования последних, постоянно обновляемых результатов науки и передовой техники и технологии. Необходимость освоения возрастающих грузовых и пассажирских потоков, усложнение условий для сооружения транспортных линий в необжитых, трудных по топографии районах и крупных городах. Стремления повысить скорость сообщений и частоту отправления транспортных единиц, необходимость улучшения комфорта и снижения себестоимости перевозок - все это требует совершенствования не только существующих транспортных средств, но и поиска новых, которые могли бы более полно удовлетворить поставленным требованиям, чем традиционные виды транспорта. К настоящему моменту разработано и реализовано в виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов транспортных средств и значительно больше существует в виде проектов, патентов или просто идей.

Следует иметь в виду, что большинство так называемых новых видов транспорта в принципе предложены много лет назад, но они не получили применения и ныне повторно предлагаются или возрождаются на современной технической основе.

1. Причины появления нетрадиционного вида транспорта

К специализированным относятся те виды транспорта, которые ориентированы на определенную номенклатуру грузов или особые условия перевозки грузов или пассажиров.

За рубежом употребляются термин «нетрадиционные виды транспорта», под которым подразумевают виды транспорта, не имеющие широкого распространения или появившиеся сравнительно недавно, хотя идея об их создании могла появиться давно, но ее техническая реализация проходила достаточно долгий путь.

Появление нетрадиционных видов транспорта связано с развитием технического прогресса, позволяющего постепенно устранять такие недостатки традиционных видов транспорта, как низкая скорость движения, недостаточная экологическая чистота, значительные издержки, малая провозная способность, недостаточный комфорт и др. А также реализовывать новые достижения науки и техники в условиях растущих транспортных потребностей, связанных с ростом производства, городов, повышенной подвижностью населения, развивающимся туризмом и т.п. Развитие новых видов транспорта было вызвано, в частности в России, необходимостью освоения районов Крайнего Севера и Западной Сибири с суровым климатом и сложными условиями эксплуатации известных видов транспорта.

Основными признаками специализированных видов транспорта являются модернизации или принципиальное изменение двигателя, движителя и способа взаимодействия с опорной поверхностью.

2. Основные признаки нетрадиционного вида транспорта и основные виды

Новые принципы движения - с помощью воздушной подушки и электромагнитного подвешивания - в настоящее время на различных видах транспорта, в том числе на промышленном.

Рис. 1 Конструкция электромагнитного пути: 1 - управляющий электромагнит; 2 - рельс; 3 - опорный электромагнит

Основные технико-эксплуатационные особенности и достоинства таких систем:

¦ отсутствие трения между подвижным составом и путевым полотном, что позволяет повысить скорость, уменьшить мощность тяги и решить некоторые вопросы экологии. Максимальная скорость при использовании воздушной подушки - 422 км/ч, средняя скорость - 100 - 200 км/ч, а с турбореактивным двигателем - до 360 км/ч. Провозная способность - от 3 до 20 тыс.чел./час в каждом направлении. Проекты с применением магнитного подвешивания позволяют поезду проделать путь от Москвы до Санкт - Петербурга за 0,5 час (сейчас скоростной отечественный поезд проходит это расстояние за 4,5 часа).

Самоходные и несамоходные транспортные средства на воздушной подушке при перевозке тяжеловесных грузов из-за частичной разгрузки колес не разрушают слабые дорожные покрытия и искусственные сооружения (прежде всего мосты) и не требуют их укрепления. Подъемно-транспортные средства на воздушной подушке широко применяются в цехах и на строительных площадках, особенно за рубежом, для перемещения тяжеловесного крупногабаритного оборудования.

На морском транспорте эксплуатируются причалы на воздушной подушке, например в порту Архангельска работает причал грузоподъемностью 40т.

Наибольшее распространение в России получили суда на воздушной подушке на реках небольшой глубины, в том числе снеговые суда - с частичным отрывом от водной поверхности и суда амфибийного типа, которые могут перемещаться по воде (с полным отрывом корпуса), болотистой местности, надо льдом со скоростью 90 - 125 км/ч. Снеговые суда не полностью отрываются от водной поверхности из-за погружения бортовых ограждений воздушной подушки в воду. Амфибийные суда благодаря возможности выхода на пологий берег и старта с него могут использоваться для транспортировки грузов на побережье, не оборудованное причалами. Амфибии существуют на автомобильном, водном и воздушном (гидросамолет, аэросани) видах транспорта.

Рис. 2 Судно амфибийного типа на воздушной подушке

Относительные недостатки воздушной подушки: производит значительный шум (до 130 дБ), требует ровного дорожного полотна, ее создание достаточно дорогостоящее.

Специализированный пневмотранспорт и гидротранспорт необходим при перевозке твердых и жидких не нефтяных грузов. Есть проекты транспортировки руды, железорудных концентратов и других грузов на значительные расстояния в США, Канаде, и других странах. В городах этот вид транспорта используется для транспортировки бытовых отходов, а также для транспортировки книг в крупных библиотеках. На железной дороге также используется пневмотранспорт для транспортировки документов на станции.

Рис. 3 Пневмотранспортировка зерна: 1 - загрузка зерна; 2 - сетка; 3 - циклон; 4 - шлюзовой затвор; 5 - выгрузка зерна; 6 - вентилятор; 7 - пульт

Интересные проекты существуют в мире по применению трубопроводного транспорта для перевозки пассажиров. Прообразом такой технологии является метрополитен.

Рис. 4 Метро - артерия больших городов

Этот скоростной пассажиро-трубопровод называется FTS (Fast Tube System). Придумали его англичане. FTS представляет собой сеть труб с проложенными в них обычными железнодорожными рельсами, а также N-ное количество станций для приёма пассажиропотока, который по этим трубам и планируется направить.

Само собой, как и в описании любого, транспортного проекта ХХI века, в первую очередь, любопытствующим представляются глобальные достоинства проекта. Они обычно одинаковые, но в этот раз некоторые назовём: во-первых, экология, пробки на дорогах и подобное, во-вторых, это альтернатива всему общественному транспорту и, наконец, в-третьих, FTS -- дёшево и совсем не сердито. Быстро, удобно, никаких проблем.

Изобретатели пишут, что самым затратным в FTS будет возведение станций. Всё остальное ерунда: прокладка труб -- тот же водопровод, капсулы -- дешевле автомобилей. Действовать система будет целиком и полностью автоматически, так что и на персонал особо тратиться не надо. Стартовые инвестиции и вперёд к фантастическим прибылям и экологически чистому миру.

Современная монорельсовая дорога - это железобетонная или металлическая балка (рельс), поднятая на эстакаду, и подвижной состав (вагоны) на тележках с пневматическими шинами. Различают навесные дороги, где вагоны имеют нижнюю точку опоры и как бы сидят верхом на несущей балке, и подвесные системы, где вагоны подвешиваются к тележкам, опирающимся на балку. Каждый из названных типов дорог имеет свои преимущества и недостатки. Навесная дорога требует более сложной системы ходовых частей для обеспечения устойчивости вагонов. Кроме того, в неблагоприятных метеоусловиях монорельс (балка) покрывается льдом или снегом и практически выводит систему из строя или требует трудоемкой работы по ее очистке. Наряду с этим данный тип дороги позволяет иметь значительно (на 2-3 м) меньшую высоту опор эстакады и, следовательно, меньшую строительную стоимость. Для подвесных дорог необходимы, наоборот, более высокие опоры, чтобы обеспечить надлежащий подъем пола (дна) кузова вагона над поверхностью земли (4,0-5,0 м), но ходовые части вагонов существенно упрощаются.

Рис. 5 Внешний вид монорельсовой навесной дороги - Германия

Действующие ныне монорельсовые дороги имеют в основном электрическую тягу, получая энергию от контактного провода. Они малошумны и не загрязняют воздушного бассейна. Поезд монорельсовой дороги, как и поезд метрополитена, может состоять из одного или нескольких вагонов. Максимальная скорость движения на действующих дорогах составляет 70-125 км/ч, провозная способность - до 40 тыс. пасс/ч. Стоимость сооружения монорельсовых дорог примерно в 2 раза ниже стоимости подземного метрополитена. При наличии свободных пространств для установки эстакады они признаются эффективными в качестве средств городского и пригородного транспорта, а также в сильно пересеченной и горной местности. нетрадиционный транспорт двигатель

В восьмидесятых годах учеными Физико-энергетического института АН Латвийской ССР был создан весьма оригинальный проект монорельса на магнитной подушке для перевозок со скоростью 500 километров в час.

Вагон предполагалось создать на базе уже проверенного в эксплуатации фюзеляжа транспортного самолета Ил-18. Длина такого вагона, по проекту вмещавшего 100 пассажиров, составляла 36 метров, ширина 3,5 метра, высота 3, 85 метра, а масса - 40 тонн. Под полом вагона размещались криостаты со сверхпроводящими магнитами, которые соединялись с кузовом через рессорное подвешивание (т.к. при скорости 500 километров в час возмущения от пути невозможно гасить только за счет зазора в магнитной подвеске, принятого равным 22 миллиметра). Преобразователи частоты управлялись бортовым компьютером.

Во время стоянки и перемещения в депо и на экипировочные участки вагон должен был двигаться на колесах по рельсам с колеей 3 метра, при движении на перегоне колеса убирались. На эти колеса экипаж также должен был "приземляться" при аварии системы магнитной подвески.

Была построена экспериментальная модель с вагоном массой 3,2 килограмма. В 90-е годы сведений о продолжении работ по данному проекту не поступало.

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 прохождении 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. Кроме того, монорельсовые дороги сложны в обслуживании пути и подвижного состава, а также требуют подъема пассажиров на эстакаду и спуска с нее.

Указанные недостатки привели к тому, что мире на данный момент построено несколько десятков отдельных линий монорельсовых дорог протяженностью от сотен метров до нескольких километров главным образом в качестве аттракционов в парках, на выставках и т.п.

Вместе с тем монорельсовые дороги могут иметь свою экономически целесообразную сферу применения как полноценный вид городского и междугороднего транспорта.

Начальный этап развития железных дорог характеризовался использованием пассажирских поездов исключительно на локомотивной тяге. С широким распространением электрической тяги появилась альтернатива этому решению в виде поезда, в котором тяговая мощность распределена по всей его длине. До сих пор в этом отношении не определилась единая тенденция, хотя в пригородных пассажирских перевозках практически везде используется принцип распределенной тяги.

На линиях облегченных городских железных дорог и трамвая гибкая и хорошо зарекомендовавшая себя концепция «моторный вагон + прицепной вагон» в конце 1950-х годов из-за больших расходов на персонал была заменена более современной, предусматривающей использование моторвагонных поездов из сочлененных вагонов с общим салоном.

На метрополитене и городских железных дорогах (S-Bahn), имеющих выход на магистральные линии, относительно высокая скорость движения и короткие расстояния между остановками требуют применения поездов с большим числом моторных осей. Еще в 1970 г. при разработке электропоезда серии 420 для городской железной дороги Мюнхена исходили из максимальной мощности системы тягового электроснабжения. Девятивагонный поезд с приводом на все оси имеет мощность продолжительного режима 7,6 МВт, развивает максимальную скорость 120 км/ч и ускорение при разгоне 1 м/с2.

Для пригородных и региональных пассажирских перевозок используют поезда на локомотивной тяге. Депо, осуществляющие техническое обслуживание пассажирских вагонов и локомотивов, были исторически разделены в системе железных дорог. Поезда на локомотивной тяге позволяли гибко реагировать на изменения пассажиропотока путем увеличения или уменьшения числа вагонов. К сожалению, станции многих больших городов являются тупиковыми на ответвлениях от магистральных линий. С введением уплотненных графиков движения время стоянки поездов S-Bahn и региональных необходимо было сокращать из-за недостаточной пропускной способности станций. Все указанные факторы говорили о том, что вместо смены локомотивов речь могла идти только об использовании челночных поездов с локомотивом в одном конце и вагоном с кабиной управления в другом. В качестве альтернативного варианта могут рассматриваться моторвагонные поезда.

В состав пассажирских поездов дальнего сообщения долгое время включались беспересадочные вагоны, которые на маршрутах большой протяженности, в том числе и международных, входили в состав разных поездов. В период развития системы междугородных поездов InterCity (IC) беспересадочные вагоны в международных сообщениях заменили поезда EuroCity (EC). Здесь для электроподвижного состава серьезным препятствием стали места стыкования разных систем тягового тока, а для поездов с тяговым приводом любого типа -- различие систем СЦБ.

После того как на границах между европейскими странами были отменены остановки для паспортного и таможенного контроля, смена локомотивов стала тормозом для повышения маршрутной скорости поездов. Современная силовая электроника позволяет с допустимыми расходами строить многосистемные электровозы и электропоезда. Примером могут служить поезда Thalys Национального общества железных дорог Франции (SNCF) с концевыми моторными вагонами и ICE3 железных дорог Германии (DBAG) с распределенной тягой.

Рис. 6 Высокоскоростной поезд Thalys с концевыми моторными вагонами

Рис. 7 Поезд ICE3 с распределенной тягой

Из-за большого числа тупиковых станций в Германии DBAG широко используют в междугородных сообщениях челночные поезда. Логичным шагом был бы переход от них к моторвагонным поездам с организацией технического обслуживания по системе, принятой для высокоскоростных поездов ICE.

Высокоскоростные новые линии с мощными и комфортабельными поездами оправдывают себя только в том случае, если капитальные и эксплуатационные затраты находятся в разумном соотношении с доходами. Анализ затрат жизненного цикла (LCC) показывает, что расходы на техническое обслуживание и ремонт подвижного состава (включая финансовые потери от простоя во время ремонта) являются важной статьей LCC.

Традиционная концепция раздельного технического обслуживания тягового подвижного состава и пассажирских вагонов с разными интервалами проведения профилактических и ремонтных работ оказывается несостоятельной при расчетах соотношения между LCC и экономической эффективностью. В связи с этим в Гамбурге, Мюнхене и Берлине для технического обслуживания поездов ICE были построены специализированные депо, в которых внедрена автоматическая система диагностики. Благодаря этому поезда ICE имеют годовой пробег 550 тыс. км, в то время как для традиционных поездов на локомотивной тяге он составляет 300 тыс. км.

В этих депо обслуживают поезда с концевыми моторными вагонами (ICE1, ICE2) и поезда с распределенной тягой (ICE3, ICE-T). Длина ремонтного цеха составляет 400 м, что соответствует максимальной длине поезда и стандартной в Европе длине платформы.

Коммерческим аргументом в пользу применения моторвагонных поездов с распределенной тягой является увеличенная полезная длина. Если бы поезд ICE3 длиной 200 м и мощностью 8 МВт не был с распределенной тягой, ему потребовалось бы два моторных вагона по концам. При этом полезная длина уменьшилась бы на 30 м (15 %), что означает потерю полезной длины пассажирской платформы и уменьшение числа продаваемых пассажирских мест. Даже при одном моторном вагоне в головной части и ограничении максимальной мощности поезда 6 МВт была бы значительная потеря пассажирских мест по сравнению с моторвагонным той же длины.

Поезд длиной 200 м, ведомый локомотивом и составленный из двухэтажных вагонов, по самым приближенным расчетам на 10 % дороже в изготовлении, чем поезд такой же длины из обычных вагонов. При этом число мест для сидения больше на 20 %, чем в обычном поезде.

На Тайване, например, потребовалось при коротких пассажирских платформах максимально увеличить число мест в поезде. В европейском варианте (Alstom/Siemens) эту проблему предлагалось решить путем использования двухэтажных поездов с концевыми моторными вагонами, в японском -- за счет моторвагонных поездов с вагонами увеличенной ширины (пять мест в ряду). Вариант двухэтажных поездов с распределенной тягой и еще бульшим числом мест был признан нереальным из-за дефицита свободного пространства под кузовами вагонов для размещения оборудования.

К недостаткам двухэтажных поездов в высокоскоростном движении следует отнести:

- увеличенную нагрузку на ось;

- большой объем вытесняемого воздуха при движении в тоннелях;

- увеличенную боковую поверхность, воспринимающую ветровую нагрузку.

В высокоскоростном движении наметилась тенденция к использованию моторвагонных поездов. При разработке ICE3 руководствовались теми же соображениями, что и в начале 1970-х годов, когда создавался моторвагонный электропоезд серии 403: высокая скорость и соответствующая ей аэродинамика, повышенная мощность при хорошем сцеплении за счет большого числа моторных осей, комфортность.

Япония с самого начала разработки системы Синкансен ориентировалась на поезда с распределенной тягой, в то время как во Франции предпочтение отдали поездам TGV с концевыми моторными вагонами. Однако там тоже ведутся работы над высокоскоростным моторвагонным поездом AGV.

В дизель-поездах большим недостатком является вибрация, передаваемая кузову от дизеля. К этому добавляется шум вентиляторов, которые охлаждают тяговые преобразователи, размещенные, как и дизель, под кузовом.

Для эксплуатационных служб поездб на локомотивной тяге более удобны с точки зрения изменения составности в зависимости от колебаний пассажиропотока. В них пассажиры в поисках свободного места могут беспрепятственно проходить через весь состав, что невозможно в моторвагонных поездах, составленных из двух и более секций.

Для моторвагонных поездов и челночных, имеющих концевой вагон с кабиной управления, большое значение имеют поперечные ветровые нагрузки, величина которых при повышенной скорости и малой массе поезда становится опасной. В наибольшей степени ветровым нагрузкам подвержены японские поезда Синкансен, имеющие осевую нагрузку 12 т. Стесненные габариты тоннелей на их линиях потребовали поиска аэродинамически оптимального решения лобовой части поездов. Узкий и удлиненный обтекатель облегчает прохождение тоннелей. Однако при движении на открытых участках под действием бокового ветра на нем возникает «эффект крыла», в результате которого аэродинамическая подъемная сила разгружает переднюю тележку.

В Японии при создании поездов Синкансен стремятся к максимальному облегчению конструкций. В первые годы на линиях Синкансен имели место серьезные проблемы с состоянием верхнего строения пути. Это в основном объяснялось низким качеством щебеночного балласта при большой интенсивности движения высокоскоростных поездов.

Вагоны поездов ICE3 и ICE-T изготавливают в Германии разные компании, объединенные в консорциум. Формирование поездов происходит лишь на путях испытательного центра компании Siemens в Вегберг-Вильденрате.

В грузовых перевозках на сегодняшний день альтернативы локомотивной тяге нет.

Заключение

Ускорение научно-технического прогресса на транспорте в современных условиях - задача многоплановая, сложная и капиталоемкая, но она должна быть решена, так как не существует другого пути для выхода транспорта на уровень, отвечающий всем перспективным требованиям общества.

Современная жизнь характеризуется бурным развитием науки и техники вовсех сферах человеческой деятельности. Этот процесс предопределяет более быструю смену характера техники и технологии во всех отраслях народного хозяйства, включая и сам транспорт.

В наше время научно-технический прогресс развивается лавинообразно: в прошлом от возникновения идеи до ее реализации проходили столетия и десятилетия, теперь - нередко считанные годы.

В результате происходит быстрое моральное старение техники, возникает необходимость все в новых и новых открытиях. Новые виды транспорта призваны облегчить жизнь человека, сделав ее еще более комфортной, но при этом от них требует соблюдение всех экологических норм, которые с каждым днем становятся все жестче.

Новые виды транспорта, краткая характеристика которых была дана в этой работе, являются лишь малой часть всех тех усовершенствований, которые сделаны человеком за последние несколько лет. Одни из них являются ныне действующими системами, другие ожидают введения в эксплуатацию после идущих в настоящее время испытаний, третьи - слишком футуристичны и дорогостоящи на сегодняшний день (но и они могут воплотиться в жизнь в ближайшем будущем). Но все они уже сегодня помогают обществу решить те насущные проблемы, которые возникли в результате деятельности людей, и этот процесс уже нельзя остановить.

Список литературы

1.Кудрявцева В.А «Организация железнодорожных пассажирских перевозок», Учебное пособие, М, 2008.

2.Терешина Н.П. «Экономика железнодорожного транспорта», М.:УМК МПС России, 2009 год.

3.Овчинникова Т.И Проблемы пассажирского комплекса // Сигнал - 2008. - №16- с. 4-5

4.Трифонов Н. И Модернизация пассажирских вагонов // Сигнал - 2008. - № 35 - с. 8-9

5.Булгакова И.Н. Высокоскоростное движение // Железнодорожный транспорт - 2009. - № 1

Размещено на Allbest.ru