Оптимальное расстояние между промежуточными опорами 50 м. На сложных участках это расстояние может быть уменьшено до 10 м, или, наоборот, увеличено до 100 м. При большей длине пролета (современные материалы обеспечивают длину пролета до 2000 м) путевая структура должна поддерживаться с помощью вант или троса (по типу висячих и вантовых мостов).

Учитывая, что СТЮ некритична к рельефу местности, трасса может быть проложена по кратчайшему пути - по прямой линии.

Трасса планируется двухпутной, с общими опорами для прямой и обратной линии. При необходимости прокладка линий может осуществляться с разведением на расстояние до несколько сот метров друг от друга.

Линейная схема трассы показана на рис. 1.

Рис. 1. Линейная схема трассы - вид сбоку (а) и сверху (б):

1 - двухпутная путевая структура; 2 - поддерживающая опора; анкерные опоры: 3 - промежуточная; 4 - пилон; 5 - концевая; 6 - со стрелочным переводом; 7 - поддерживающий канат; 8 - промежуточная станция; 9 - участок трассы, выполненный из обычных рельсов (типа железнодорожных); 10 - кольцевой вокзал.

В зависимости от длины пролета путевая структура СТЮ подразделяется на два характерных типа (см. рис. 1):

I - обычной конструкции (пролет до 10 м);

II - с дополнительной поддерживающей тросовой конструкцией (пролет более 100 м) с размещением троса.

Рельс-струна

Один из вариантов конструкции рельса-струны представлен на рис. 2.

Рис. 2. Конструкция рельса-струны - поперечный (а) и продольный (б) разрезы: 1 - головка; 2 - корпус; 3 - струна; 4 - заполнитель; 5 - поддерживающая опора.

Головка рельса-струны изготавливается методом проката из тех же марок стали и на том же оборудовании, что и железнодорожные рельсы. Поскольку контактные напряжения смятия в головке рельса-струны под колесом автолета будут в пределах 60...80 кгс/ммІ (против 100...120 кгс/ммІ в железнодорожном транспорте), то долговечность головки рельса будет в несколько раз выше, а износ - значительно ниже, чем у железнодорожных рельсов.

Каждый рельс имеет несколько струн (канатов) заводского изготовления, которые набраны из стальных проволок диаметром 1...5 мм и натянуты до суммарного усилия около 250 тс для одного рельса или, соответственно, - 500 тс для путевой структуры и 1000 тс для двухпутной трассы. В промежутке между анкерными опорами проволоки в струне размещены в защитной оболочке в специальном антикоррозионном составе и не связаны друг с другом. Жесткое крепление струн осуществляется в анкерных опорах. Расчетные напряжения в канатах 100 кгс/ммІ (как и в канатах висячих и вантовых мостов и арматуре предварительно напряженных железобетонных изделий).

Конструкционная (предельная) скорость движения по рельсу-струне 600 км/ч, расчетная (эксплуатационная) - 300 км/ч.

Поддерживающий трос

Вокзалы и станции

Конечные вокзалы (на Речном вокзале и в Академгородке) будут иметь кольцевую форму (рис. 4) с подвижным (вращающимся) перроном или полом. Диаметр вокзала около 60 м.

Рис. 4. Схема вокзала и депо:

1 - здание вокзала; 2 - здание депо; 3 - кольцевой путь; 4 - кольцевой подвижный перрон; 5 - стрелочный перевод; 6 - концевая анкерная опора; 7 - автолет; 8 - вход (выход) в вокзал.

Промежуточные станции со значительным пассажиропотоком будут иметь стрелочные переводы и навесы, что позволит организовать движение автолетов на них независимо от расписания движения по трассе. Станции, где количество пассажиров невелико, выполнены в виде открытых площадок (платформ) на трассе. Посадка (высадка) пассажиров на них осуществляется торможением одиночных автолетов, имеющих неполную загрузку.

На трассе Речной вокзал - Академгородок предусматриваются два вокзала, одна промежуточная станция-платформа и депо. В дальнейшем возможно развитие данной транспортной системы до гг. Бердска, Искитима, Черепаново, а также по другим направлениям на Восток (Кузбасс) и Запад (Омск).

Организация движения пассажиров

Войдя в зал вокзала, пассажир ориентируется по светящимся табло на автолетах и на стене зала в виде бегущей строки). При скорости движения подвижного перрона 0,3 м/с (с «пристыкованным» к нему автолетом) и диаметре кольцевого пути 50 м у пассажиров будет 1...3 минуты на посадку.

После закрытия салона (автоматически или вручную) автолет «отстыковывается» от подвижного перрона и переключением стрелочного перевода выводится на линию. Если по каким-либо причинам салон не был закрыт либо в автолет никто не сел, он возвращается на второй круг. Аналогично, только в обратной последовательности, производится высадка пассажиров на станции назначения.

На трассе автолеты могут двигаться одиночно или группироваться с помощью электронной сцепки в эшелоны, например, по пять автолетов в каждом на расстоянии 100 м друг от друга. На всем пути следования система управления, подобно водителям автомобилей в транспортном потоке, поддерживает одинаковую скорость в группе автолетов и расстояние между ними.

Для управления автолетами на линии может использоваться система, подобная разработанной в Японии для самоуправляемого автомобиля «Мицубиси». В каждом автолете будут работать три бортовые системы: телевизионная, инфракрасная и ультразвуковая. Принимая и анализируя специальный сигнал от автолета, идущего впереди, бортовой компьютер следующего позади автолета устанавливает для себя подходящую скорость и интервал. Модули будут обмениваться друг с другом, с линейной и центральной компьютерными системами информацией о месте нахождения, скорости движения, состоянии путевой структуры, опор, стрелочных переводов, наличии неровностей, дефектов пути и т.п. Бортовая компьютерная система будет собирать данные от встроенных чувствительных датчиков, теле- и инфракрасных камер, механических устройств, обрабатывать эти данные с помощью нескольких микрокомпьютеров, а затем посылать соответствующие команды в различные исполнительные механизмы.

Исполнительные операции, связанные с маневрами, которые могут повлиять на движение транспортного потока на линии, автоматически согласовываются с линейной компьютерной системой, размещенной по трассе.

Безопасность и надежность

струнная транспортная система юницкий пассажирский

Безопасность пассажиров на вокзале обеспечивается за счет синхронизации скорости движения автолета и подвижного кольцевого перрона, например, путем их механического сцепления друг с другом. Для обеспечения в часы пик пассажиропотока в 2000 пас./час скорость движения перрона должна быть 0,3 м/с, при этом полный оборот перрон сделает за 8,7 минут (при его внешнем диаметре 50 м).

Безопасность движения на линии обеспечивается безотказностью функционирования всех систем, задействованных в обеспечении штатного режима движения автолетов: программных средств управления, надежности электронных систем, линий связи и контрольно-измерительной аппаратуры, исполнительных механизмов стрелочных переводов и систем управления приводом и тормозной системой автолетов, надежностью механических элементов путевой структуры, опор СТЮ и т.п. О возможности обеспечения стопроцентной безопасности указанных транспортных процессов свидетельствует история эксплуатации скоростных железных дорог. Например, за более чем двадцатилетний период эксплуатации скоростных железных дорог в Японии, по которым перевезено около 6 млрд пассажиров, не произошло ни одного крушения, приведшего к человеческим жертвам.

Наиболее напряженными в СТЮ являются тросовые и струнные элементы рельсов и поддерживающих конструкций. Поскольку они находятся в антикоррозионной среде и защищены от внешних воздействий специальной оболочкой и механически прочным корпусом, срок их службы может составить 100 лет. Подвижная нагрузка изменяет напряженно-деформированное состояние указанных элементов всего на 1 %, поэтому можно считать, что они находятся в период эксплуатации в практически неизменном напряженном состоянии. Это исключает накопление усталостных повреждений, и в результате повышается срок службы и снижаются эксплуатационные расходы. Поскольку струнные элементы рассредоточены (изолированы друг от друга проволоки в струнах левого и правого рельсов, прямой и обратной линии, верхней и нижней струн и др.), вероятность одновременного их обрыва во всех указанных элементах близка к нулю даже при землетрясении, наводнении, оползне и т.п. При частичном же (даже до 90 %) обрыве несущих проволок мгновенного обрушения конструкций произойти не может, чего не скажешь о других типах строительных сооружений (мосты, путепроводы, виадуки, современные каркасные здания и т.п.).

Транспортная система СТЮ имеет высокую экологическую безопасность как на стадии строительства, так и в период эксплуатации.

СТЮ может быть построена с помощью специального технологического оборудования (платформ и строительных комбайнов) без использования подъездных дорог, так как необходимые для строительства материалы и элементы конструкций будут подвозиться к месту строительства по уже готовым участкам трассы. Кроме этого, при строительстве могут вообще не потребоваться земляные работы, нарушающие почвенный слой, гумус в котором накапливался в течение миллионов лет, так как опоры будут иметь свайный фундамент. Указанные особенности СТЮ особенно важны при освоении северных территорий, где даже один проезд трактора порой так серьезно нарушает верхний почвенный слой, что на его восстановление требуются многие десятилетия.

Для СТЮ не нужны насыпи, выемки, тоннели, мосты и путепроводы. Одна поддерживающая опора отнимет лишь около 1 мІ земли, анкерная - 50 мІ. На километре трассы СТЮ площадь отчуждения земли, таким образом, будет около 100 мІ, т.е. 0,01 га, а ширина условной полосы отчуждения будет значительно меньше, чем отчуждение земли пешеходной дорожкой.

Высокоскоростное перемещение (300 км/час) на СТЮ потребует в 3...5 раз меньшие энергозатрат (расхода топлива), чем современный легковой автомобиль (при 100 км/ч) - в пересчете на бензин до 0,6 л/100 пас. км, а по удельному воздействию на окружающую среду (для электрифицированных трасс СТЮ) транспортный модуль будет экологически безопаснее, чем троллейбус - выброс вредных веществ не более 10 г/100 пас. км.

Капитальные вложения

Первоначальные капитальные вложения на строительство двухпутной трассы СТЮ длиной 25 км, зданий вокзалов и приобретение подвижного состава составляют 18 600 тыс. дол. В дальнейшем, с ростом пассажиропотока, возникнет потребность расширения парка пассажирских модулей. Постатейное описание капитальных вложений приведено ниже в табл. 3 - 5.

Таблица 3

Расход материалов и стоимость сооружения высокоскоростной равнинной двухпутной трассы СТЮ

Таблица 4

Капитальные вложения на строительство зданий и приобретение подвижного состава

Таблица 5

Дополнительные капитальные вложения, связанные с увеличением объема перевозок

Амортизационные отчисления по основным средствам за весь срок расчета проекта приведены в табл. 6. Срок эксплуатации по зданиям и сооружениям принят в 50 лет, по подвижному составу 20 лет.

Таблица 6 Амортизационные отчисления

В 1998 г. исследованию, дневной пассажиропоток между Новосибирском и Академгородком составил 101 066 человек, перевезенных в обоих направлениях только муниципальным транспортом. Данные предоставлены Новосибирским управлением городского авто- и электро- транспорта. Можно предположить, что в последующие годы пассажиропоток не только не снизился, а, вероятнее всего, даже возрос.

Безусловно, нельзя утверждать, что после строительства высокоскоростной струнной транспортной линии все пассажиры будут пользоваться именно ей. Поэтому при расчетах пассажиропотока на СТЮ принимались допущения: 20 тыс. человек в день (менее 20 % от существующего пассажиропотока) или 7,2 млн пассажиров в первый год эксплуатации. В дальнейшем планируются ежегодный рост пассажиропотока на 5 %. Вместе с тем, рост экономики приведет и к росту благосостояния граждан, что позволит им шире использовать СТЮ в своих поездках.

Планируемый объем перевозок по годам может иметь следующий вид:

Предположительно стоимость проезда в одну сторону составит 0,5 $. Это заметно больше, чем у муниципальных и коммерческих перевозчиков, но новая транспортная линию будет обладать следующими конкурентными преимуществами:

- скорость движения (время поездки в одну сторону около 15 мин.);

- высокая комфортабельность;

- всепогодность.

Цена билета формируется под влиянием эксплуатационных издержек (16 % от цены билета или 0,08 $), стоимости электроэнергии - 12 % от цены билета (при среднеходовой скорости экипажа 150 км/ч), или 0,06 $.

Финансирование

Реализация проекта строительства высокоскоростной струнной транспортной линии по маршруту Речной вокзал - Академгородок позволит решить проблему транспортной доступности, разгрузить существующие транспортные линии, переориентировав часть пассажиропотока на более современный, скоростной и экологичный вид транспорта.

Скорость передвижения по новой линии будет в 3 - 4 раза выше, чем на существующих видах транспорта.

Полученные предварительные, но достаточно подробные расчеты показывают, что срок окупаемости суммарных капитальных вложений в проект (21 500 тыс. дол. США) не превышает 12 - 14 лет, что для подобного рода проектов вполне приемлемо.

Такая транспортная система представляет собой нетрадиционный вид технологии - результат «большой» науки и, безусловно, как и любая новая технология, содержит высокий риск, но высока и эффективность проекта в случае его реализации.

В Москве создан 50-метровый полигон, на котором отрабатывается данная технология. Результаты испытаний подтверждают техническую реалистичность проекта.

Создание такой системы в сибирском регионе может быть полностью обеспечено материальными ресурсами, производимыми на месте: металл для струн, корпуса и опоры могут производиться на предприятиях Кузбасса; заполнитель для рельс и пластмасса для автолетов - на предприятиях Кузбасса и Томска; алюминиевые конструкции в Красноярске, Кузбассе, Новосибирске; для опор может использоваться цемент Искитима или Топок; двигатели в состоянии изготовить Алтайский моторный завод или омский завод им. Баранова; в Омске же могут производиться корпуса аволетов (на предприятии «Полет»); проектирование, математическое обеспечение систем проектирования и управления может осуществляться силами сибирских ученых и проектировщиков. В этом отношении проект может дать большой мультипликативный эффект, стимулируя самые передовые научные изыскания.

В случае удачной реализации проекта может быть создана мощная современная индустрия, способствующая экологически чистому транспортному обеспечению таких уникальных рекреационных регионов как Горный Алтай, Хакасия, оз. Байкал и в других регионах России.

Одним из реальных и эффективных способов реализации проекта может стать смешанное финансирование с участием государства, международных организаций и коммерческих структур, а также венчурного капитала.

Размещено на Allbest.ru