Разработка троллейбусных маршрутов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка троллейбусных маршрутов



Содержание

1. Перспективные направления развития нерельсового электрического транспорта

1.1 Общие сведения о развитии городского электротранспорта

1.2 Требования, предъявляемые к электрическому нерельсовому городскому транспорту

1.3 Тенденции развития электрического привода для городского нерельсового транспорта

1.4 Проблемы электротранспорта в городе

2. Разработка троллейбусных маршрутов в г. Кокшетау

2.1 Классификация троллейбусов

2.2 Устройство троллейбуса

2.3 Разработка троллейбусных маршрутов в г. Кокшетау

3. Эксплуатация троллейбусов

3.1 Правила технической эксплуатации троллейбуса

3.2 Техническое обслуживание и ремонт троллейбусов

3.3 Хранение и смазка троллейбусов

3.4 Текущий ремонт троллейбусов

3.5 Капитальный ремонт троллейбусов

4. Охрана труда при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте троллейбусов

4.1 Основные меры безопасности при техническом обслуживании и ремонте троллейбусов

4.2 Меры безопасности при эксплуатации троллейбусов

Заключение



1. Перспективные направления развития нерельсового электрического транспорта

1.1 Общие сведения о развитии городского электротранспорта

Идея движимого электричеством средства передвижения впервые была высказана проживавшим в Англии немецким инженером доктором Вильгельмом Сименсом в журнале "SocietyofArts" (vol.XXIX) в 1880 году. Эта статья опередила эксперименты его брата Вернера фон Сименса, но, вероятно, они работали вместе[3].

Создан же первый троллейбус был в Германии. Автор -- инженер Вернер фон Сименс, назвавший своё изобретение "Electromote". 29 апреля 1882 года первая линия была открыта компанией Siemens&Halske в предместье Берлина Галензе (Halensee)[4]. Контактные провода располагались на достаточно близком расстоянии, и от сильного ветра происходили короткие замыкания.

В том же году в США бельгиец Шарль Ван Депуле запатентовал "троллейбусный ролик" -- способ снятия напряжения с электрических проводов при помощи ролика и штанги, установленной на крыше.

В 1909 году была впервые испытана система съёма электроэнергии инженера Макса Шиманна (MaxSchiemann), с многочисленными изменениями дожившая до наших дней.

В России Пётр Александрович Фрезе проектировал пустить первый троллейбус по маршруту Новороссийск -- Сухуми[5] ещё в 1904--1905 годах. Несмотря на глубокую проработку проекта, он так и не был осуществлён. Первую троллейбусную линию построили уже в СССР, в 1933 году в Москве. Первыми троллейбусами Советского Союза были машины ЛК-1 (Названы в честь Лазаря Кагановича).

Двухэтажные троллейбусы были широко распространены во многих европейских городах. В 1938 году по улицам Москвы ездили двухэтажные троллейбусы ЯТБ-3[6], однако в российских условиях эксплуатация двухэтажных троллейбусов была сопряжена со множеством специфических проблем. Двухэтажный троллейбус гораздо сложнее эксплуатировать зимой, а низкие потолки и узкая лестница на 2-й этаж были неудобны пассажирам. Также большие сложности возникали при совместном использовании одноэтажных и двухэтажных троллейбусов из-за того, что последние требовали поднятия контактной сети. Поэтому двухэтажный троллейбус в СССР не прижился. Для СССР удобнее было использование прицепов, сочленённых троллейбусов и троллейбусных поездов. Реально же такие троллейбусы появились в СССР только к концу 1950-х -- началу 1960-х[7]. От троллейбусов с прицепом вскоре отказались, а сочленённые троллейбусы были в большом дефиците, поэтому достаточно широкое распространение получили троллейбусные поезда, соединяющиеся по системе Владимира Веклича.

Пик развития троллейбусных перевозок в мире пришёлся на период между мировыми войнами и на первое послевоенное время. Троллейбус считался альтернативой трамваю, который к тому времени считали устаревшим транспортом. Во время и после второй мировой войны достаточно остро стоял вопрос нехватки автомобильного топлива и автомобильного транспорта в связи с его мобилизацией, что также стало причиной повышенного интереса к троллейбусу. В 60-е годы проблема нехватки топлива уже не стояла, поэтому эксплуатация троллейбуса становилась невыгодной и троллейбусные сети начали закрываться. Как правило, троллейбус оставался в тех городах, в которых не было возможности заменить его на автобус, в основном, из-за сложного рельефа. К началу XXI века в Австрии, Германии, Испании, Италии, Канаде, Нидерландах, США, Франции, Японии остались лишь единичные троллейбусные системы, а в Австралии, Бельгии и Финляндии их не осталось вообще.

В отличие от других стран, в СССР троллейбус продолжал развиваться. Связано это было, прежде всего, с острой нехваткой автобусов, их низкой мощностью и малой вместимостью, наличием дешёвой электрической энергии. Однако, в последнее время в России наметилась тенденция к закрытию троллейбусных систем, что связано, по большей части, с неспособностью троллейбусных хозяйств поддерживать конкурентоспособность -- появление в крупных городах современных дизельных автобусов, и значительное удорожание электроэнергии практически свели к нулю его преимущества.

В конце XX -- начале XXI века экологические, экономические и прочие проблемы, вызванные тотальной автомобилизацией, дали толчок к возрождению городского электротранспорта. Поэтому перспективы дальнейшего развития троллейбуса требуют пристального внимания и научного подхода.

1.2 Требования, предъявляемые к электрическому нерельсовому городскому транспорту

Характерной особенностью развития современного общества является высокий темп роста городов и численности городского населения. Развитие городов сопровождается значительным расширением их территории, строительством новых микрорайонов с одновременным увеличением расстояния между жилой территорией, местами приложения труда и культурно-бытовыми центрами.зонами отдыха. В результате растет общая подвижность населения, проявляющаяся в увеличении числа и дальности поездок жителей, и возрастает актуальность проблемы дальнейшего совершенствования системы общественного городского транспорта. Одним из путей ее решения является разработка современного городского электрического транспорта, учитывающая последние достижения науки и техники[11].

Различные виды городского пассажирского транспорта отличаются технико-экономическими характеристиками и эксплуатационными показателями, которые определяют области целесообразного их применения. Рациональный, научно-обоснованный выбор видов городского транспорта, а также правильное их сочетание при совместной эксплуатации обуславливают наилучшие условия транспортного обслуживания населения.

Современный городской электрический транспорт является массовым общественным транспортом, предназначенным для маршругного обслуживания населения города. К троллейбусу, как к городскому электрическому транспорту, в ряде стран предъявляются определенные требования:

- стандартизация основных параметров и оптимальная унификация с городским автобусом;

- наличие автономного хода без контактных проводов;

- повышение комфортности езды (плавность разгона и торможения);

- улучшение надежности и долговечности конструкции в сравнении с автобусом;

- возможность улучшения рекуперации электроэнергии;

- улучшение доступа к узлам и агрегатам при их обслуживании и ремонте;

- повышение общей безопасности конструкции.

Кроме того, пассажиры заинтересованы в минимальных затратах времени на поездку, и максимуме обеспечиваемых при этом удобств, которые зависят от планировки салона, наличия или отсутствия удобных мягких сидений, высоты подножек и пола, уровня тряски и шума, освещенности, отопления, вентиляции (с кондиционированием воздуха), ширины проемов для входа и выхода и проходов внутри салона. Водителю необходимо удобное рабочее место, возможность визуального контроля за прохождением токосъемником спецчастей, хорошая обзорность, отопление и вентиляция кабины, изоляция ее от пассажирского салона при сохранении возможности следить за входом и выходом пассажиров, хорошая управляемость, надежность подвижного состава в эксплуатации.

Транспортные предприятия, эксплуатирующие троллейбус, также предъявляют к нему определенные требования. Прежде всего он должен обеспечивать высокую скорость сообщения и достаточную провозную способность, иметь хорошую маневренность и высокие тягово-динамические свойства при работе в общем транспортном потоке, минимальный уровень создаваемого подвижным составом шума, требуемую частоту и регулярность движения по линии, отвечать требованиям к охране окружающей среды[12].

Транспортные предприятия заинтересованы в снижении эксплуатационных затрат за счет увеличения надежности и долговечности троллейбуса, сокращения количества ремонтов, возможности максимального применения механизации и автоматизации работ по его техническому обслуживанию и ремонту с использованием диагностической информации, мойке и уборке салонов. Предъявляются также требования по показателям удобства, легкости и доступности при ремонте отдельных агрегатов троллейбуса.

Определенные требования предъявляются к активной и пассивной безопасности троллейбуса. Активная безопасность формируется совокупностью конструктивных, технологических и организационных мероприятий и включает в себя комплекс вопросов, связанных с движением троллейбуса в транспортном потоке, безопасным для водителя и пассажиров самого троллейбуса, водителя и пассажиров других транспортных средств, движущихся в транспортном потоке, а также для пешеходов.Она определяется эффективностью торможения, устойчивостью при движении как по прямой, так и на поворотах.хорошей управляемостью, эффективностью освещения дороги фарами и отсутствием ослепляемости, надежностью, достаточной предупредительной звуковой и световой сигнализацией, хорошей обзорностью с рабочего места.

Пассивная безопасность включает в себя комплекс вопросов безопасности пассажиров и обслуживающего персонала на стоянке троллейбуса, при его движении и в аварийных ситуациях (столкновение, сход штанг, опрокидывание.занос. пожар). Кроме того, к электрическому транспорту предъявляются требования достаточно надежной изоляции, в том числе от токов утечки, которые возникают на троллейбусе при сырой погоде или повреждении электроизоляции.

1.3 Тенденции развития электрического привода для городского нерельсового транспорта

Состояние окружающей среды в густонаселенных городах требует новой концепции общественного городского транспорта будущего. Несмотря на достигнутые успехи в создании более экологически чистых систем привода ведущих колес городского общественного транспорта (введение стандартов ЕВРО 1, ЕВРО 2, альтернативного топлива), необходимость в нерельсовом городском электрическом транспорте становится все более острой[17].

Городской нерельсовый электрический транспорт должен обеспечивать:

- высокую надежность и безопасность движения;

- предоставление максимума удобств для пассажиров при минимальной стоимости перевозок;

- высокую скорость сообщения и достаточную провозную способность;

- необходимую частоту и регулярность движения на линии;

- хорошую маневренность и высокие тягово-динамические свойства при работе в общем транспортном потоке;

- минимальный шум, создаваемый подвижным составом;

- соблюдение требований к охране окружающей среды.

В зависимости от источника и способа питания энергией нерельсовый городской электрический транспорт подразделяется на следующие типы; контактный, бесконтактный (автономный) и комбинированный.

Приведенная на рисунке1 гибкая система приводов ведущих колес нерельсового городского электрического транспорта фирмы ZF-EE DRIVE позволяет использовать различные источники мощности; контактную сеть, аккумуляторную батарею, электрический элемент, двигатель внутреннего сгорания с генератором. Энергия от источника мощности подается па преобразователь, а затем на привод ведущих колес. Схема привода ведущих колес, в зависимости от требовании, может быть различна как от автономных тяговых двигателей, установленных непосредственно на ведущие колеса, так и от тягового двигателя, приводящего колеса ведущего моста через редуктор. Причем, автономный привод может быть только на колесах ведущего моста с одинарными или сдвоенными шинами, либо на колесах ведущего и управляемого мостов.

Тенденции мирового развития троллейбусостроення показывают, что на городском электрическом транспорте предпочтение отдается использованию комбинированного источника питания. Для таких схем энергию получают какот центральных электрических станций через тяговые подстанции и контактную сеть, так и от собственных источников питания. В качестве собственного источника питания могут использоваться аккумуляторная батарея или двигатель внутреннего сгорания. Вариант такого троллейбуса-автобуса получил название дуобуса.

Дуобус работает как троллейбус - с питанием от контактной сети в центральной части города с высокой интенсивностью движения и в режиме обычного автобуса - на остальной части маршрута. Это компенсирует недостатки традиционного троллейбуса, связанные с потерей эксплуатационной и транспортной гибкости в результате зависимости от контактной сети, и делает городскую транспортную сеть более эффективной. Для использования в качестве дуобуса наиболее пригоден сочлененный автобус или троллейбус, одна из ведущих осей которого получает привод от двигателя внутреннего сгорания, а другая - от тягового двигателя[18].

По соотношению мощностей силовых установок дуобусы можно разделить на два типа. К первому типу условно можно отнести дуобусы с примерно равными мощностями силовых установок. Ко второму типу принадлежат дуобусы, у которых мощность двигателя внутреннего сгорания составляет примерно 1/3 от мощности тягового электродвигателя. Такое соотношение мощностей предполагает использование дуобусов в автобусном режиме кратковременно на коротких вылетных линиях, естественно, с потерей тягово-динамиеских качеств. Двигатель внутреннего сгорания в этой группе обычно работает на генератор, ток которого поступает к тяговому двигателю.

Рисунок 1. - Системы приводов городского электрического транспорта.

Примечание - [18]

Производство троллейбусов зарубежными фирмами осуществляется в основном автобусостроительными предприятиями и не является массовым (наиболее распространены формы единичных поставок троллейбусов по заказам городов). В связи с этим многие фирмы разрабатывают гибкие конструкции привода, используемые в различных типах транспортных средств.

При разработке зарубежными фирмами концепции и конструкции привода для нерельсового городского электрического транспорта осуществляется выбор системы привода с учетом требований следующего поколения. Для достижения большей гибкости при этом учитывались различные источники питания и конфигурации системы привода. Разные способы привода могут быть использованы с различными источниками питания. Ниже рассматривается гибридная система, когда транспортное средство может одновременно или последовательно использовать два различных источника мощности. Для увеличения дальности движения одним из источников мощности в ней обычно является двигатель внутреннего сгорания. Он может быть механически соединен с ведущим мостом трансмиссией, содержащей коробку передач (параллельный гибрид) или с генератором, который через электросистему питает тяговые двигатели (последовательный гибрид)[19].

На рисунке 2. показаны возможные принципы передачи мощности от источника энергии на ведущие колеса. При этом видно, что предложенная концепция достаточно гибка, так как позволяет использовать оба принципа привода в дуотранспортных средствах. В связи с тем что использование индивидуального колесного Привода предпочтительно в низкопольных автобусах, то для них возможно применение только принципа последовательного гибрида, имеющего следующие достоинства: меньшую массу; пространство для установки агрегатов; хорошую управляемость.

Рисунок 2. Электрические приводы для нерельсового городского транспорта

Примечание - [19]

Применение параллельного гибрида дает преимущества для городского нерельсового электрического транспорта в том случае, если электропривод используется для перемещений на малые расстояния и поэтому может иметь малые габариты и вес.

Примеры использования гибкой конструкции привода фирмы ZF-EE DRIVE приведены на рисунке3. При этом видно, что фирма использует модульный принцип его построения. Приведенная на рисунке 3 схема А компоновки привода и электронных устройств на трехосном автобусе (автомобиле) содержит основной дизельный двигатель с коробкой передач, расположенный вперед" задних мостов в нижней части кузова, который осуществляет привод колес этих мостов. Параллельный привод (гибрид) используется в качестве вспомогательного электропривода в дизель-электрическом исполнении и приводит колеса переднего моста. Электронная Силовая система расположена в задней части кузова, а электронная система управления и электронный блок контроля.периферийные устройства - в передней части кузова.

На схеме В двухосного автобуса компоновка привода изменена. Центральный (основной) двигатель с коробкой передач расположен сзади ведущего моста, главная передача которого размещена в центральной части моста. Электронные устройства скомпонованы аналогично ранее рассмотренной схеме. Параллельный привод ведущих колес осуществляется от основного электродвигателя, питающегося от аккумуляторных батарей.

Рисунок 3. Возможные схемы компоновки тягового и электрического оборудования, предложенные фирмой ZF-EE DRIVE

Примечание - [20]

На стандартном автобусе (схема Q) используется дизель-электрический привод с мотор-колесами. Дизельный двигатель с генератором установлен сзади автобуса, а мотор-колесами являются колеса задней оси. Электронная силовая система вынесена на крышу кузова[20].

У шарнирносочлененногодуобуса (схема D) мотор-колеса установлены на средней и задней оси. Источником питания может быть как контактная сеть.так и дизель с генератором, т.е. дизель-электрический привод.

Использование электрических приводов для городского нерельсового транспорта приводит к значительному снижению уровня шума. Это происходит по следующим причинам:

-дизельный двигатель не должен изменять частоту вращения коленчатоговала в широких пределах вследствие постоянно изменяющихся характеристик электрической трансмиссии;

-меньше используется элементов механической трансмиссии, причем в трансмиссии и приводе зачастую используются планетарные передачи,

-возможен привод от контактной сети.

Свобода выбора между источником энергии и способом ее передачи к колесам позволяет создать новые концепции приводов, реализация которых затруднена или стоимость которых является очень высокой. Некоторые транспортные средства могут достичь совершенно нового уровня эффективности, что делает перспективным применение электрического привода с экономической точки зрения.

Основными оценочными показателями привода городского нерельсового электрическою транспорта являются массово-геометрические параметры, тягово-динамические характеристики, расход топлива (энергии) и уровень шума[17].

При разработке привода необходимо предусмотреть, чтобы он имел малые габариты и нес. В этом отношении современный дизель-электрический при-вод, разработанный фирмой ZF-EE DRIVE, находится в аналогичном весовом классе с таким же по мощности двигателем со стандартной трансмиссией, содержащей автоматическую коробку передач. Стандартные низкопольные системы привода автобусов, включающие расположенный под углом карданный вал и ведущий мост с пониженным центром, равны по массе или даже тяжелее привода низкопольного троллейбуса.

В транспортном средстве с электроприводом возможно распределять вес более эффективно благодаря свободной части отсека двигателя внутреннего сгорания. В качестве основного или дополнительного источника энергии можно использовать высокоскоростные дизельные двигатели меньшей мощности. Следовательно, можно предположить, что дизель-электрически с транспортные средства будут иметь меньшую массу, чем стандартные низкопольные автобусы.

Использование высокоэффективных асинхронных тяговых электродвигателей для привода колес городского нерельсового электрического транспорта даст возможность ему двигаться со скоростью от 0 до 85 км/ч, используя привод с постоянно изменяющимися характеристиками.

Приведенная диаграмма тяговых усилий транспортного средства, оборудованного различным типом привода (рисунок 4.) показывает, что установка гидродинамического трансформатора в автоматической трансмиссии дает лучшие пусковые характеристики на уклон.- Однако при большом ускорении при трогании ухудшается комфортабельность.

При частоте вращения вала двигателя на передачах, близких к максимальным, реализуется большая мощность, что дает повышение эффективности. Однако в большинстве случаев не удастся достигать таких частот вращения вала двигателя вследствие применения ступенчатой трансмиссией. Этот недостаток городского транспорта со ступенчатой трансмиссией посредственно влияет на замедлениен ускорение, что ухудшает пассажирский комфорт.

На рисунке 4. покачано сравнение между электроприводом и четырехступенчатой автоматической трансмиссией фирмы EE-DRIVE. В пятиступенчатых автоматических трансмиссиях. которые доминируют в настоящее время, пятая передача используется не для достижения большой скорости, а для снижения частоты вращения вала двигателя, что даст выигрыш в экономии топлива и снижении уровня шума при максимальной скорости 80 км / ч .

Рисунок 4. Диаграмма тяговых усилий.

Примечание - [20]

Из полных постоянно изменяющихся характеристик электро-привода вытекает, что существует возможность двигаться с любой скоростью при любой частоте вращения вала двигателя внутреннего сгорания, при условии, что двигателем вырабатывается достаточная мощность.

При компьютерном анализе тяговых характеристик выяснилось, что система с электроприводом имеет характеристики не хуже, чем у автобуса с механической трансмиссией с двигателем аналогичной мощности.Время на переключение передач компенсируется потерями в электроприводе. Применение гидротрансформатора в механической трансмиссии приводит к изменению тяговых характеристик на отдельных передачах, что улучшает тягово-динамические свойства машины. Это создает возможность использования других, менее мощных и более дешевых двигателей.

Целесообразность применения того или иного типа привода можно оценитьпо графическим зависимостям, характеризующим эффективность разных типов приводов при полной загрузке транспортного средства (рисунок 5.)[21].

При этом видно, что наилучшие показатели по эффективности имеет стандартная механическая трансмиссия с 4-ступенчатой автоматической коробкой передач с Т-образным задним мостом. В комплексе с низким полом и приводом под утлом дополнительные потери могут составить 4-8%, величина которых зависит от числа передач и потерь в трансмиссии. Гидростатический привод (гидрообъемная трансмиссия) имеет низкую эффективность, причем, эффективность ее снижается с увеличением скорости движения транспортного средства. Электрический привод обладает достаточно высокой эффективностью и находится на уровне механического привода, который имеет неблагоприятные по компоновке условия.

Рисунок 5.Эффективность разных типов приводов при полной нагрузке.

Примечание - [21]

Сравнительная оценка тягово-динамических характеристик австрийского дуобуса фирмы GrafundStift, с двумя примерно равными по мощности приводами показывает, что первый привод содержит дизель мощностью 177 кВт при 2200 об/мин, трехступенчатую автоматическую коробку передач, гидротрансформатор с коэффициентом трансформации 2, что позволяет без учета передаточного числа коробки передач увеличивать крутящий момент вдвое. Вторым является электрический привод, содержащий электродвигатель постоянного тока мощностью I65 кВт при 3500 об/мин.

Сравнительная тягово-динамическая характеристика обоих приводов дуобуса показывает преимущества тягового электродвигателя по тяге Практически во всем диапазоне эксплуатационных скоростей. Лишь в области максимальных скоростей дизельный двигатель с гидротрансформатором и автоматической коробкой передач имеет преимущество по тяге. Это обстоятельство имеет принципиальное значение: трансмиссия троллейбуса всегда нагружена больше в сравнении с автобусной и, следовательно, имеет меньший срок службы[22].

Вторым существенным фактором, влияющим на срок службы трансмиссии, да и троллейбуса в целом, является большое число остановок, более короткие перегоны и необходимость более частых и интенсивных разгонов-торможений троллейбуса в центре города, где в основном пролегают троллейбусные линии.

Большая стоимость второго источника мощности может быть снижена выбором основного двигателя меньшей мощности, так как запасаемая при торможении энергия используется при пиковых скачках мощности. Однако только при использовании гибридной системы преимущества электрического привода будут полностью реализованы.

Несмотря на преимущества электрического привода, его высокая стоимость остается еще существенным, сдерживающим применение недостатком. Но с другой стороны, требования по внедрению экологически более благоприятных систем привода позволяют рассчитывать на финансирование дальнейших его разработок, несмотря на первоначально неблагоприятную стоимостную ситуацию. В свою очередь, повышение спроса и увеличение производства приведут к снижению цен на электрический привод Электрические системы привода сочетают в себе возможность длительного использования экологических и эксплуатационных преимуществ и будут поэтому иметь перспективу развития.

Для конструкторов крайне важно уже на стадии проектирования оценить акустические качества машины. Снижение уровня шума должно идти по трем основным направлениям: обнаружение источника шума и снижение его шумности; изоляция источника шума; шумопоглощение.

Источниками вибрации и шума у электрического привода являются: неуравновешенность вращающихся частей и крутильные колебания тягового электродвигателя и деталей трансмиссии; неуравновешенность, деформации и износ элементов карданной передачи; неуравновешенность и некруглость шин, взаимодействие шин с дорогой; работа компрессора и тормозов и т.д.

Воздействие вибраций и шума может существенно ухудшать комфортабельность, вызывать неприятные для пассажиров ощущения, и рекдев ременное утомление и снижение производительности труда водителя, повышать напряжение некоторых элементов шасси и кузова. Особенно вредным является шум, создаваемый этими вибрациями как внутри троллейбуса, так и на улицах городов[23].

Допустимые уровни внешнего и внутреннего шума (в дБ), регламентированные ГОСТ 27436 и ГОСТ 27435-S7, приведены в таблице 1.

Требования к акустическим качествам транспортных средств постоянно возрастают. Приведенная на рис. 8 диаграмма развития допустимых ограничений внешнего шума в Европе показывает, что для автобусов, а следовательно, и для городского нерельсового электрического транспорта он не должен превышать 80 дБ.

Таблица1-Допустимые уровни внешнего и внутреннего шума (в дБ)

Шум	Внешний	Внутренний
Автомобили легковые	82	80
грузовые	89-91	84
Автобусы	89-91	82

Примечание - [23]

В этой связи применение электрического привода является перспективным направлением для конструирования новых транспортных средств в ответ на более строгие требования к уровню шума, которые будут предъявляться в будущем.

1.4 Проблемы электротранспорта в городе

Преимущества и недостатки троллейбуса как вида общественного городского пассажирского электрического транспорта наиболее отчетливо проявляются при его сравнении с другими видами ГЭТ, такими, как трамвай и автобус[24].

Троллейбусный транспорт имеет по сравнению с трамвайным следующие преимущества:

1)троллейбус, оборудованный пневматическими шинами, движется по обычным городским улицам и не требует специальных путевых сооружений или устройств. Для трамвая необходимы существенные затраты на строительство, ремонт и содержание рельсовых путей;

2)троллейбус движется с меньшим шумом, чем трамвайный вагон;

3)троллейбус в процессе движения имеет возможность отклоняться от линии контактных проводов в обе стороны на расстояние около 4,5 м, что позволят ему объезжать стоящие на его пути транспортные средства, а также при необходимости обгонять медленно двигающийся транспорт. Эта способность троллейбуса делает его более маневренным видом транспорта, тем более что троллейбус может проходить по кривым участкам трассы с меньшим радиусом, чем требуется для трамвайного вагона.

Недостатки троллейбусного транспорта по сравнению с трамвайным:

1) наличие двухполюсных токоприемников сравнительно сложной конструкции является причиной схода их с проводов, особенно при проходе спецчастей контактной сети;

2) троллейбус имеет более высокое, по сравнению с трамваем, сопротивление движению, что является причиной более высокого удельного расхода электроэнергии на движение и повышенной себестоимости перевозки пассажиров.

По сравнению с автобусом троллейбус имеет следующие преимущества:

1) для движения троллейбуса используется электрическая энергия, вырабатываемая различного рода электростанциями. Автобус расходует жидкое или газообразное топливо, полученное из невосполнимых природных источников энергии (нефть, природный газ);

2)троллейбус более экологически чистый вид транспорта, так как он не выделяет в процессе работы вредные вещества, загрязняющие атмосферу городов и опасные для здоровья населения;

3)тяговый электродвигатель троллейбуса конструктивно прост, более надежен и требует меньших затрат при обслуживании и ремонте, чем двигатель внутреннего сгорания автобуса;

4)в конечном итоге себестоимость перевозки пассажиров троллейбусным транспортом меньше, чем автобусным.

Недостатки:

1)троллейбус требует больших капиталовложений в связи с необходимостью сооружения подстанций и контактной сети;

2)троллейбус связан с контактной сетью и поэтому менее маневрен, чем автобус. При отсутствии напряжения в контактной сети движение троллейбусов прекращается;

3)наличие сложных спецчастей контактной сети заставляет снижать скорость движения троллейбусов при их проезде. Это же происходит и при проезде поворотов;

4) контактная сеть троллейбусного транспорта загромождает улицы и площади города;

5)при стечении целого ряда условий троллейбус может оказаться источником поражения электрическим током пассажира или обслуживающего персонала.

Почти 50-летняя история отечественного троллейбуса позволяет определить основные технико-эксплуатационные требования к троллейбусам для городов Казахстана. Эти требования распределяются по следующим направлениям:

*безопасность;

*комфорт;

*экология;

*уменьшение эксплуатационных затрат;

*конкурентоспособность с трамвайным и автобусным транс-портом.

Более подробно эти требования можно сформулировать следующим образом.

1. Троллейбус должен обеспечивать перевозку пассажиров по дорогам, оборудованным контактной сетью, соответствующей требованиям СНиП 2.05.09-90 "Трамвайные и троллейбусные линии", в климатических условиях по ГОСТ 15150--69 при колебаниях температуры от -40 °С до +40 °С и 100% относительной влажности при +20 °С снаружи машины (по МЭК 349 -- среднеевропейский климат).

2.На троллейбусе следует использовать тяговый электропривод, основанный на современной полупроводниковой технике, обеспечивающий плавный разгон и торможение троллейбуса. Электропривод должен позволять экономить до 25 % электроэнергии, затрачиваемой на движение, по сравнению с обычным реостато-контакторным приводом. На троллейбусе должно быть установлено диагностическое оборудование, осуществляющее постоянный (или периодический) контроль и накопление информации о техническом состоянии основных механических и электрических систем, влияющих на безопасность движения и пассажиров.

3.Для существенного повышения уровня безопасности пассажиров от поражения током утечки на троллейбусе должно быть установлено бортовое устройство для постоянного (или периодического) контроля состояния изоляции высоковольтного оборудования троллейбуса, отключающее электрооборудование от контактной сети и выдающее сигнал на опускание токоприемников в случае повышения электропроводности изоляции сверх установленной нормы.

4.Трудоемкость регламентированных изготовителем работ по обслуживанию и ремонту нового троллейбуса должна быть уменьшена на 20...25 % по сравнению с двухосным троллейбусом типа ЗиУ-682 или сочлененным троллейбусом ЗиУ-683.

5.Троллейбус должен быть оборудован токоприемниками с изолированными штангами и автоматическими штангоуловителями, управление которыми возможно с рабочего места водителя.

6.Все электрическое оборудование, работающее под напряжением контактной сети (тяговый и вспомогательный электродвигатели, контроллер, статические преобразователи, ящики резисторов, рама токоприемника т.п.), должны иметь дополнительную степень изоляции от кузова.

7.Электрические аппараты, расположенные под кузовом, должны быть защищены от воды и пыли.

8.Монтаж кабелей и проводов должен предусматривать их за-крепление с целью исключения в случае отрыва от наконечника соприкосновения электропроводящей жилы с металлическими элементами кузова или рамы.

9.Ступеньки и входные поручни, изготовленные из металла, должны быть изолированы от кузова и покрыты нескользким, износостойким изоляционным материалом.

10.Электрическая схема троллейбуса должна исключать возможность подачи напряжения контактной сети на тяговый электродвигатель при нажатии на ходовую или тормозную педаль пристоящем на остановке троллейбусе с хотя бы одной не полностьюзакрытой дверью.

В настоящее время определены следующие основные направления совершенствования конструкции троллейбусов:

*повышение уровня безопасности и комфорта пассажиров при проезде;

*повышение долговечности и надежности оборудования при одновременном снижении стоимости самой машины за счет использования современных технологий и материалов.

Также наметились новые направления в развитии конструкции троллейбусов:

*низкий пол и наличие специальных устройств, обеспечивающих возможность въезда и выезда пассажиров в инвалидных колясках;

*тяговый привод на основе асинхронного электродвигателя.

С ростом экономики г.Кокшетау, тенденция быстрого развития которого прослеживается в последнее время, вполне предсказуемо изменение финансово-экономических и социальных условий функционирования городского электротранспорта. Изменение ситуации вокруг объектов, входящих в систему городского электротранспорта - платежеспособность населения, уровень технического состояния, возраст и структура троллейбусных депо города, соответствие маршрутной сети потребностям населения - ставит задачу стратегического планирования этой отрасли деятельности. Задача развития городского электротранспорта является составной частью программы развития города.

В перечень проблем электротранспорта входят [25]:

- снижение пропускной способности улиц и магистралей города;

- резкое повышение интенсивности движения;

- ухудшение экологической обстановки в городе;

- снижение уровня безопасности дорожного движения;

- неуклонное старение депо подвижного состава городского электротранспорта;

- ухудшение структуры депо городского электротранспорта;

- неконтролируемое развитие маршрутной сети городского электротранспорта;

- недостаточный учет и контроль за деятельностью перевозчиков в соответствии с тендерными условиями и договорными обязательствами;

- недостаточная степень оборудованности остановочных пунктов городского электротранспорта;

- недостаток финансирования научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ по решению проблем городского электротранспорта.

Основные проблем электротранспорта и их решение, которые хотя бы на среднесрочную перспективу можно решить.

Основные направления и методы реализации решения проблем городского электротранспорта приведены ниже.

1.Увеличение пропускной способности улиц и магистралей:

1) строительство транспортных развязок;

2) пробивка новых участков улиц, реконструкция улиц, строительство новых участков улиц;

3) строительство мостов;

4) запрет на строительство зданий и сооружений, сужающих улицы;

5) запрет на строительство крупных рынков вдоль основных электротранспортных магистралей;

6) повышение качества дорожного покрытия путем ежегодного планового ремонта участков улиц

2. Снижение интенсивности движения на улицах:

1)организация укрупненных магистральных маршрутов, упразднение параллельных и дублирующих маршрутов городского электро- транспорта, изменение схем движения существующих маршрутов

3.Улучшение экологической обстановки:

1) преимущественное развитие электротранспорта;

4. Улучшение структуры депо подвижного состава городского электротранспорта:

1) ежегодное обновление троллейбусов на 10-15%;

2)реализация мероприятий по достижению оптимального соотношения троллейбусов большой, средней и малой вместимости

5. Проведение научных и проектных работ по проблемам городского электротранспорта в городе:

1) разработка транспортной схемы города;

2) разработка проекта оптимизации маршрутной сети города;

3) разработка комплексной программы развития пассажирских перевозок.



2. Разработка троллейбусных маршрутов в г. Кокшетау

2.1 Классификация троллейбусов

Троллейбус представляет собой транспортное средство, предназначенное для маршрутизированной перевозки пассажиров, приводимое в движение электрическим двигателем. Питание электродвигателя троллейбуса осуществляется от контактной сети через подвижные токосъемные устройства со скользящим контактом[26].

В основу современной классификации троллейбусов положены следующие параметры:

*количество этажей;

*количество секций (с жесткой базой, сочлененный);

*количество осей;

*конструкция кузова и рамы;

*система управления тяговым электродвигателем;

*назначение.

По количеству этажей троллейбусы подразделяются на одноэтажные и двухэтажные.

В зависимости от количества секций троллейбусы бывают с жесткой базой (односекционные) и сочлененные, которые, в свою очередь, подразделяются на двух- и многосекционные.

По количеству осей троллейбусы с жесткой базой подразделяются на двухосные, трехосные и четырехосные.

По конструкции кузова и рамы различают:

*троллейбусы с деревянными кузовами (в настоящее время такие троллейбусы не производятся);

*троллейбусы с композиционным кузовом, состоящим из конструктивных деревянных элементов, соединенных с металлом (в настоящее время такие троллейбусы также не производятся);

*троллейбусы с цельнометаллическим несущим кузовом безрамной конструкции;

*троллейбусы, имеющие раму и облегченную конструкцию кузова.

По системе управления и виду тягового привода различают следующие троллейбусы:

*с непосредственной системой управления, которые в настоящее время не производятся;

*с реостатно-контакторной полуавтоматической системой управления тяговым электродвигателем;

*с электронными системами управления тяговым электродвигателем постоянного тока;

*с электронными системами управления асинхронным тяговым электродвигателем.

Троллейбусы при этом могут быть оборудованы одним или несколькими тяговыми электродвигателями.

По назначению троллейбусы делятся на две категории[27]:

1)пассажирские;

2)грузовые и специальные (например, предназначенные для обслуживания контактной сети). Такие троллейбусы могут быть оборудованы дублирующей системой с двигателем внутреннего сгорания для движения по дорогам без контактной сети или при ее обесточивании.

В настоящее время типаж троллейбусов нормативно не определен, поэтому тип троллейбуса определяют обычно по вместимости и по климатическому исполнению. В технической литературе для обозначения типа по вместимости принято различать:

*троллейбусы большой вместимости (до 100 пассажиров);

*троллейбусы особо большой вместимости (свыше 100 пассажиров).

По климатическому исполнению троллейбусы подразделяются на три категории:

1)троллейбусы, предназначенные для эксплуатации в нормальных (среднеевропейских) климатических условиях;

2)троллейбусы, предназначенные для эксплуатации в районах Сибири и Дальнего Востока (условно -- "северные");

3)троллейбусы, предназначенные для эксплуатации в южных районах России и государствах Средней Азии (условно -- "южные").

За последние годы во многих городах России: Энгельсе, Санкт-Петербурге, Вологде, Архангельске, Уфе, Оренбурге, а также в Украине и Беларуси разработаны и изготавливаются в небольших количествах новые модели троллейбусов.

При этом производится попытка решить две весьма существенные для нашего времени проблемы:

1)загрузить местные предприятия военно-промышленного комплекса и использовать их научно-технический потенциал при производстве троллейбусов;

2)увеличить срок службы тех троллейбусов, срок эксплуатации которых приближается к концу или уже закончился. При этом усиливают наиболее "слабые" места конструкции, устанавливают раму вместо основания, используют новые материалы в конструкции кузова, а также заменяют реостатно-контакторные системы управления на системы с использованием полупроводниковой техники.

Подобного рода проблемы иногда решают и путем создания новых троллейбусов с использованием кузовов, главным образом, зарубежных автобусов[28].

При этом сохраняют их автомеханическое оборудование и устанавливают отечественные системы управления тяговым электродвигателем.

Основные части троллейбуса. Принято считать, что основными частями городского троллейбуса являются шасси, кузов, пневматическое и электрическое оборудование.

Ведущие и ведомый мосты, система подвешивания кузова и механическая часть тягового привода вместе с основанием или рамой, на которой они размещены, составляют шасси троллейбуса.

Оно служит опорой кузова и обеспечивает передачу веса кузова через подвеску на мосты, передачу вращающего момента от тягового электродвигателя к ведущим колесам, а также управление движением троллейбуса.

Кузов с основанием или рамой является конструкцией, в пространстве которой оборудованы помещение для пассажиров и кабина водителя, а также размещены отдельные устройства и приспособления для обслуживания пассажиров и управления троллейбусом.

Пневматическое оборудование троллейбуса обеспечивает получение и аккумулирование сжатого воздуха, подачу его к тормозным устройствам, пневматической подвеске и механизмам обслуживания кузова, а также приведение их в действие.

Пневматическое оборудование расположено под кузовом и внутри него.

Электрическое оборудование подразделяется на электрическое оборудование, работающее при напряжении контактной сети (высоковольтное), и электрическое оборудование, получающее энергию от бортовой сети постоянного тока напряжением, как правило, 24 В (низковольтное).

Тяговый электропривод получает электроэнергию от тяговых подстанций через контактные провода и собственные токоприемники скользящего типа. Регулирование процесса движения осуществляется водителем через пускорегулирующуто электрическую аппаратуру. Электрическое оборудование размещено практически по всей конструкции троллейбуса: на крыше, под полом, в помещении для пассажиров и в кабине водителя, а также в бортовых отсеках кузова.

2.2 Устройство троллейбуса

Устройство троллейбуса: контактная сеть; маршрутоуказатель; зеркала; фары; двери; колёса; молдинги; штангоуловитель; трос штангоуловителя; башмак токосъёмника; штанги; кронштейн фиксации штанги; наружное электрооборудование; инвентарный номер троллейбуса[28].

Троллейбус по конструкции близок к автобусу. Более того, многие производители просто строят троллейбусы на платформе серийных автобусов. Иногда троллейбусы делали даже из старых автобусов, ранее выходивших на линию, но выработавших ресурс двигателя (при условии, что состояние кузова позволяло). Такие модификации производил, к примеру, Сокольнический вагоноремонтно-строительный завод. Тем не менее, конструкция троллейбуса имеет существенные отличия.

Шасси и компоновка. Шасси может иметь рамную или безрамную конструкцию. При использовании рамной конструкции узлы, агрегаты и кузов крепятся к раме, которая воспринимает динамические нагрузки и обеспечивает прочность конструкции. В безрамной конструкции узлы крепятся непосредственно к кузову, для чего в кузове сделаны соответствующие посадочные места, а все нагрузки распределяются по элементам кузова.

Кузов по компоновке может быть однообъемным или сочленённым, одно- и двухэтажным. Есть отдельные случаи компоновки в виде седельного тягача с пассажирским полуприцепом. Для входа и выхода пассажиров в кузове имеются дверные порталы. Количество дверных порталов может быть от одного (например в троллейбусах ЛК) до 5 (в сочленённых троллейбусах).

Двери могут быть ширмовыми, поворотно-сдвижными, сдвижными или прислонно-сдвижными. Преимущество поворотно-сдвижных дверей в том, что они легко закрываются даже в переполненном троллейбусе. Прислонно-сдвижные двери обеспечивают наибольшую среди описанных конструкций герметичность, обеспечивая защиту от сквозняков и брызг.

По уровню пола троллейбусы бывают высокопольными, полунизкопольными и низкопольными[29]. Основное преимущество низкопольных троллейбусов в удобстве и скорости посадки и высадки. В низкопольный троллейбус гораздо удобнее пронести крупногабаритный груз, а также детские коляски, проще посадка для пожилых людей. Часто низкопольные троллейбусы оборудуют выдвижным пандусом для инвалидов в колясках.

Основной недостаток низкопольного кузова -- в уменьшении вместимости: колёсные арки занимают больше места в салоне и разместить на них сидения гораздо сложнее. Кроме того, полунизкопольные троллейбусы имеют либо ступеньку в салоне, либо наклонный пол, неудобный для стоящих пассажиров. В целом, однако, низкопольный троллейбус выходит вместительнее, чем низкопольный автобус. Значительную часть электрооборудования троллейбуса можно разместить на крыше, а электродвигатель занимает совсем немного места.

В салоне пассажиры располагаются на сиденьях, в проходах и накопительных площадках. В среднем одно сидячее место занимает столько же пространства, сколько 3 стоячих. Поэтому в троллейбусах иногда устанавливаются откидные сидения, позволяющие сэкономить место в часы пик. Для стоящих пассажиров предусматриваются поручни, чтобы они могли держаться при ускорении и торможении троллейбуса. Перед дверьми устраиваются накопительные площадки, на которых располагаются пассажиры, только что вошедшие в салон или готовящиеся к высадке. Также на них обычно располагаются пассажиры с крупногабаритными грузами, например с детскими колясками.

Особенность двухэтажных троллейбусов в том, что перевозка стоящих пассажиров в них разрешается лишь на 1-м этаже, во избежание потери устойчивости, и кондуктор обязан строго за этим следить. Сложность контроля заполнения такого троллейбуса -- одна из причин, по которой двухэтажная транспортная система не прижилась в СССР.

Троллейбус, в большинстве стран, не имеет номерного знака. Есть лишь парковый номер, нанесённый на кузове и на стёклах. Однако у дуобуса номерной знак должен быть. Также троллейбус должен иметь маршрутоуказатель, на котором обозначается номер маршрута, начальная, конечная и, если возможно, промежуточные станции. Маршрутный указатель располагают в специальных нишах или держателях спереди, сзади и по правому борту (в странах с правосторонним движением). В последнее время распространены электронные маршрутоуказатели, на которых маршрут отображается на специальном матричном инидкаторе.

Ходовая часть и трансмиссия[30]. Применение электрического двигателя позволяет обойтись без коробки передач. Тяговый электродвигатель обычно расположен ближе к ведущему мосту. Таким образом, трансмиссия троллейбуса проще, чем у автобуса. Она содержит карданный вал, редуктор ведущего моста с дифференциалом, иногда колёсные редукторы. Существуют троллейбусы с независимым приводом колёс, что позволяет вовсе обойтись бездифференциала.

Колёса, полуоси, элементы тормозных механизмов и подвески собраны в отдельный конструктивный узел -- мост. Передний и задний мосты существенно различаются по конструкции, так как, помимо общих функций, они выполняют свои специфические задачи. Передний мост является менее массивным и сложным по устройству. Он содержит в себе механизм поворота колёс.

Задний мост, обычно ведущий, состоит из полуосей, дифференциала и иногда колёсных редукторов; все это заключено в корпус, образующий балку заднего моста. Иногда задний мост может быть сдвоенным, в этом случае задние колёса зачастую имеют дополнительный механизм поворота для улучшения манёвренности. Также следует отметить такую конструкцию ведущего моста, как портальный мост.

В отличие отобычного, он имеет колёсные редукторы, что позволяет разместить его ниже или выше оси колёс. Для городского транспорта актуально расположение моста ниже оси колёс, что позволяет значительно понизить уровень пола в районе ведущего моста. Кроме того, его полуоси обычно имеют разную длину, что позволяет вынести карданный вал и двигатель в сторону от середины салона, а значит избавиться от повышения уровня пола в задней части салона.

Подвеска ранее применялась рессорная, но на современных троллейбусах применяется подвеска с пневматическими упругими элементами (сильфонами, или "пневмоподушками"). Пневмоподвеска позволяет достичь большей плавности хода, поддерживать неизменный дорожный просвет при изменении нагрузки и выполнять дополнительные функции, такие как "приседание" на остановках для удобства посадки пассажиров.

Электрическая схема троллейбуса содержит:

Главную силовую цепь, включающую в себя тяговый электродвигатель (ТЭД) и устройства регулирования тока через него.

Вспомогательные электрические цепи:

Приводы различных узлов и механизмов (открывание дверей, стеклоочистители);

Наружное и внутреннее освещение;

Световая и звуковая сигнализация;

Обогрев кабины водителя и пассажирского салона;

Громкоговоритель и автоинформатор для объявления остановок.

В современных троллейбусах вспомогательные цепи питаются от отдельного низковольтного источника, развязанного от высоковольтных цепей. Для этого устанавливается либо мотор-генератор, либо (в более современных троллейбусах) статический преобразователь. При отсутствии высокого напряжения (на стоянке, при срыве штанг или пропадании напряжения в контактной сети) низковольтное электрооборудование получает питание от аккумуляторов.

В ранних конструкциях троллейбусов (напр. МТБ-82) развязки низковольтного оборудования от высоковольтных цепей не было, низковольтные потребители подключались либо последовательно, либо через балластные сопротивления. Недостатком подобной схемы была бомльшая вероятность поражения электрическим током, которая рассеивалась на балластных сопротивлениях.

...