Троллейбусы: на привязи

Печально, если москвичи вскоре будут вспоминать о троллейбусах только по старым фильмам из-за внезапного охлаждения интереса городских властей. Хотя троллейбус уже давно утратил свою популярность, в некоторых местах он по-прежнему остается важным средством передвижения. Какова же современная ситуация с троллейбусами в мире?

На фотографии представлен стильный троллейбус Cristalis от компании Irisbus, сделанная в Лионе – одном из шести городов Франции, где функционирует троллейбусное сообщение. Этот транспорт выделяется не только футуристическим дизайном, но и использованием мотор-колес, что позволяет значительно снизить уровень пола. Однако такая инновация имеет свои недостатки: более высокая стоимость, сложность в обслуживании и меньшая эффективность.

Немного истории: концепция троллейбуса была впервые предложена Вильгельмом Сименсом, братом Вернера фон Сименса, который в 1882 году открыл первую троллейбусную линию под Берлином!

В России также не оставались в стороне, и если бы не русско-японская война, то в 1905 году троллейбусы могли бы курсировать от Новороссийска до Сухуми (такой проект разработал пионер отечественного автомобилестроения Петр Фрезе). Однако реальная слава досталась Лазарю Кагановичу, который руководил реконструкцией Москвы. В его честь в 1933 году были названы первые московские троллейбусы ЛК-1…

Что нужно для линии?

Прежде всего, для успешной работы троллейбусов необходимы ровные дороги (из-за неровностей штанги могут часто срываться с проводов), контактная сеть и мощные подстанции для питания.

В Венесуэле выделенная полоса для троллейбусов буквально исключает возможность заезда автомобилей, что позволяет избежать пробок и не беспокоиться о пешеходах. Водитель может спокойно управлять, ведь он не сможет покинуть свою колею!

Контактные провода троллейбусов сделаны из меди и имеют сложное сечение. Графитовые вкладыши токоприемников скользят по ним и заменяются по мере износа. Прижимное усилие составляет около 100 кг, что ограничивает скорость до 60–70 км/ч, иначе штанги могут сойти с проводов.

Обычная физика

Для разветвления маршрутов используются стрелки с электромагнитным приводом. Обычно они настроены на движение направо, но когда троллейбус приближается к определенной точке с работающим двигателем, цепь соленоида замыкается, и стрелка переводится налево. Возврат осуществляется с помощью пружины.

Обратите внимание: контактная сеть только начинается! Водитель братиславского дуобуса (троллейбус с дополнительным дизельным двигателем, который может двигаться в «отвязанном» режиме) просто нажимает кнопку, и штанги плавно поднимаются к проводам, захватывая их направляющими. Теперь дизельный двигатель можно отключить и продолжать движение без шума и выхлопов.

В сети поддерживается постоянное напряжение 600 или 750 В (хотя существуют и сети с напряжением 850 и даже 1000 В!). В последнее время тяговые двигатели питаются трехфазным переменным током, который получается на выходе силового инвертора. Эта дорогая и чувствительная к влаге и соли техника обычно устанавливается на крыше.

Безопасность

Несколько слов о электробезопасности. Многие, вероятно, слышали, что в сырую погоду при посадке и высадке пассажиров иногда возникала угроза получить удар током. Дело в том, что старые троллейбусы имели двигатели постоянного тока и балластные резисторы под полом, а изоляторы могли покрываться влагой и солью. Теперь в инверторах используется гальваническая развязка, поэтому напряжение, питающее всю электронику, не связано с напряжением в контактной сети. Не переживайте, током больше не ударит!

Во французском Нанси троллейбусы с направляющим колесом курсируют вдоль центрального рельса. У них есть руль, который работает, когда троллейбус переходит на участок без направляющей. Похоже на трамвай? Не спешите с выводами…

Кроме того, стоит отметить, что современные троллейбусы оснащены системами автоматического управления, которые помогают водителю в управлении транспортным средством, особенно в условиях плотного городского трафика. Эти системы могут включать в себя функции, такие как автоматическое торможение и адаптивный круиз-контроль, что значительно повышает безопасность и комфорт пассажиров.

Также, в некоторых городах внедряются технологии беспроводной зарядки троллейбусов, что позволяет им подзаряжаться во время остановок на конечных станциях или даже в пути, что увеличивает их автономность и снижает зависимость от контактной сети.

Наконец, стоит упомянуть о важности регулярного технического обслуживания троллейбусов и контактной сети. Это включает в себя проверку состояния проводов, токоприемников и других компонентов, что обеспечивает надежную и безопасную работу системы в целом.

Дорого или дешево?

Сравнение зависит от того, с чем сравнивать. Если с трамваем, то укладка рельсов, конечно, дороже, но эксплуатация трамваев дешевле. В то же время у автобусов эффективность значительно ниже, и они выделяют выхлопы… В среднем троллейбусы потребляют около 3 кВт•ч/км, но рекуперация при торможении позволяет сэкономить до 25% в городских условиях! С учетом этого, эксплуатационные расходы троллейбуса почти вдвое ниже, чем у автобуса, однако последний выигрывает за счет отсутствия затрат на обслуживание контактной сети и низкой стоимости обслуживания.

В дополнение, современные электробусы и троллейбусы часто используют батстарейки или суперконденсаторы, что позволяет им работать автономно на определённых участках без необходимости подключения к контактной сети, что снижает инфраструктурные затраты и упрощает внедрение. Стимуляция экологически чистого транспорта стимулирует развитие технологий, таких как использование батарей нового поколения с большей ёмкостью и меньшим сроком службы, а также интеграция с системой умного мониторинга состояния транспортных средств.

В Кан (Франция) пошли дальше и использовали направляющий рельс как «нулевой» провод, что позволило избавиться от штанг, которые могли срываться с проводов. Тем не менее, это все еще не рельсовый транспорт, хотя французы называют его трамваем на пневматиках. Этот инновационный подход снижает затраты на обслуживание и повышает надежность системы, делая общественный транспорт более устойчивым и комфортным для пассажиров.

Где покататься на «пристяжных»?

В мире насчитывается около 400 троллейбусных систем, в которых эксплуатируется примерно 40 000 троллейбусов, из которых 15 000 находятся в России. Троллейбусы можно встретить в Северной и Южной Америке, Новой Зеландии, Японии, Китае, Эфиопии и 25 странах Европы. В России электролинии действуют в 86 городах, а в Мурманске проложена самая северная в мире линия.

Другие рекорды: самая южная сеть находится в Веллингтоне (Новая Зеландия), самая «экваториальная» – в Кито (Эквадор), самая крупная (пока) – в Москве, самая быстрая – в Вероне (до 80 км/ч), а самый длинный маршрут – в Крыму.

Теперь перейдем к более интересным троллейбусным системам. Вы будете удивлены, но «пристяжные» троллейбусы крепятся по-разному, а некоторые почти полностью отстегнулись!

В Цюрихе, Люцерне или Женеве можно прокатиться на сверхдлинном (24,7 м!) сочлененном троллейбусе «Хесс-Лай Трэм3». У него управляемые первая и четвертая оси, а вторая и третья – ведущие. В Швейцарии троллейбусное движение организовано еще в 12 городах, помимо столицы. Любовь к электротранспорту объясняется наличием дешевой и экологически чистой энергии от местных ГЭС и сложным рельефом, который позволяет эффективно использовать рекуперацию.

В Вальпараисо (Чили) троллейбусы выглядят старыми, и это не случайно. На переднем плане сочлененные модели швейцарских FBW и «Берна» 1960-х годов, которые были ввезены в Чили 20 лет назад после долгой службы на родине. Но настоящие сокровища находятся чуть дальше: это самые старые троллейбусы в мире, которые до сих пор находятся в эксплуатации – американские «пульманы». Самый старый экземпляр был выпущен в 1946 году, остальные лишь немного моложе. В стране больше нет троллейбусов, и эту линию решили сохранить как исторический памятник.

В Веллингтоне (Новая Зеландия) трехосные троллейбусы курсируют по левой стороне дороги. Кроме них, праворульные троллейбусы встречаются только в Японии. На фото показаны 49-местные машины местного автобусного завода «ДизайнЛайн» в Эшбартоне, которые постепенно заменяют троллейбусы марки «Вольво», служившие более 25 лет. Благодаря мощным аккумуляторам новые машины могут проехать несколько километров без контактной сети.

Угадайте, где был создан этот стильный троллейбус. Модель АКСМ-420 – это продукт белорусского завода «Белкоммунмаш», который производит троллейбусы не только для внутреннего рынка, но и на экспорт, например, для линий в Белграде.

Направляющие рельсы появились в начале XXI века, так как для этого необходима компьютеризированная система слежения. В 1986 году немцы испытывали троллейбус, который был буквально зажат между двумя «бордюрами». Здесь курс задавали горизонтально установленные ролики. Заметим, что не весь маршрут проходил по направляющим – на свободных участках водитель управлял троллейбусом самостоятельно.

Осторожно – прямо над головой провода под напряжением 600 В! Этот даблдеккер работает при историческом музее под открытым небом в Дадли, графство Уэст-Мидлендс (Великобритания). Если погода позволяет, его верхняя площадка заполняется любителями адреналина и свежего воздуха. Хотя в Англии троллейбусы не используются в качестве общественного транспорта, в этом году в парламент был представлен проект новой троллейбусной сети.

Технологические инновации в троллейбусах

Беспроводные системы зарядки становятся стандартом для современных транспортных средств, устраняя необходимость в проводах и контактных рельсах. Интеллектуальные модули позволяют автоматическую подзарядку во время остановки у зарядных модулей, встроенных в остановочные комплексы или остановочные платформы.

Литий-ионные аккумуляторы с увеличенным запасом энергии обеспечивают расширенные маршруты без внешних подключений. Новейшие батареи обладают меньшим весом и более высокой стойкостью к циклам перезарядки, что уменьшает эксплуатационные расходы и продлевает срок службы.

Управление с помощью искусственного интеллекта оптимизирует маршрут и интенсивность использования энергии, анализируя поток пассажиров и дорожную ситуацию. Такой подход снижает энергопотребление на разгонах и остановках, повышая общую эффективность перевозок.

Интегрированные системы автоматической диагностики позволяют в реальном времени отслеживать состояние ключевых компонентов, таких как электроприводы и системы управления. Это сокращает время простоев и повышает безопасность эксплуатации.

Контактные системы с малым сопротивлением и использование новых материалов в контактной сети позволяют снизить износ и энергопотери при передаче тока. В результате повышается надежность электроснабжения и снижается эксплуатационная стоимость.

Модульные конструкции кузова из легких сплавов и композитных материалов позволяют уменьшить общий вес транспортных средств, что ведет к уменьшению расхода энергии на движение и увеличению запаса хода.

Экологические преимущества троллейбусного транспорта

Потребляя электроэнергию, системы электромагистралей существенно снижают уровень локальных загрязнений воздуха. В городских условиях это уменьшение концентрации твердых частиц, азота и сернистых оксидов, что способствует улучшению качества воздуха и снижает риск развития респираторных заболеваний.

Использование мощности с возобновляемых источников энергии – одна из главных характеристик экологической эффективности. В регионах, где большая часть электроснабжения происходит за счет ветра, солнечных электростанций или гидроэлектростанций, углеродный след этих транспортных средств снижается почти в два-три раза по сравнению с дизельными автобусами.

Регулярное обновление парка с учетом современных экологичных моделей способствует снижению выбросов газов, вызывающих парниковый эффект. Внедрение аккумуляторных систем позволяет сохранять энергию, что снижает нагрузку на энергетическую систему города, уменьшая потребность в дополнительных источниках энергии и сокращая выбросы углекислого газа.

Рекомендуется проводить системный мониторинг экологических показателей, внедрять интеллектуальные системы управления движением и регулярно обновлять парк электромашин для обеспечения максимальной экологической отдачи и снижения негативных последствий для окружающей среды.

Сравнение с другими видами общественного транспорта

Общественный транспорт включает в себя различные средства передвижения, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим, как электрические автобусы, трамваи и метро соотносятся с рассматриваемыми маршрутами на электрической тяге.

• Электрические автобусы:

  Эти машины обеспечивают большую гибкость в маршрутах, так как не требуют специальной инфраструктуры для движения. Однако, они могут сталкиваться с проблемами на загруженных улицах, где скорость передвижения снижается из-за пробок.

• Трамваи:

  Трамвайные линии часто имеют выделенные пути, что позволяет избежать заторов. Тем не менее, их установка требует значительных затрат на инфраструктуру и занимает много времени. Кроме того, трамваи менее мобильны, чем автобусы.

• Метро:

  Подземные поезда обеспечивают высокую скорость и пропускную способность, что делает их идеальными для крупных городов. Однако, строительство новых станций и линий требует значительных инвестиций и времени. Кроме того, доступность для людей с ограниченными возможностями может быть ограничена.

Сравнивая эти виды транспорта, можно выделить несколько ключевых факторов:

1. Стоимость строительства и обслуживания.
2. Гибкость маршрутов и возможность изменения направлений.
3. Скорость передвижения и пропускная способность.
4. Экологические аспекты и уровень шума.

Каждый вид транспорта имеет свои сильные и слабые стороны. Выбор оптимального решения зависит от конкретных условий и потребностей города или региона.

Будущее троллейбусов в городах

Рост внимания к экологической устойчивости заставляет городские администрации искать альтернативы традиционным автомобилям. Внедрение электрифицированных наземных транспортных средств становится приоритетом, что способствует развитию инфраструктуры для зарядки и модернизации контактных сетей. В 2024 году планируется расширение парка электроснабжаемых троллейбусов на 15-20% в крупнейших мегаполисах, что позволит сократить выбросы СО2 на 5-7% и уменьшить шумовое загрязнение.

Инновационные модели, оснащённые батареями повышенной ёмкости, позволят сократить зависимость от контактных линий и повысить универсальность перевозок. Внутри городов предполагается увеличение количества автономных машин на маршрутах, что обеспечит устойчивость в случае перебоев в электроснабжении или при ремонтах контактных сетей. В дополнение, использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечные электростанции, увеличит эффективность зарядных станций и снизит стоимость эксплуатации.

Разработки в области автоматизации и системы интеллектуального управления создадут новые возможности для распределения потоков пассажиров и оптимизации маршрутов. В 2025–2026 годах ожидается внедрение систем динамического планирования, что повысит скорость реагирования на изменения в дорожной обстановке и снизит время простоя. Энергетическая эффективность будет достигаться за счёт использования рекуперативных систем торможения и более легкого корпуса транспортных средств.

Местные власти уделяют особое внимание обновлению инфраструктуры: планируется завершение программ разукрупнения контактных сетей, увеличение числа зарядных станций и создание условий для эксплуатации троллейбусов на гибридных и электробатареях. Такой подход повысит привлекательность этого типа городской мобильности для населения и снизит нагрузку на дорожную сеть.

Перспективные проекты развития предполагают интеграцию троллейбусов с другими видами общественного транспорта, создание мультимодальных узлов, где пересекаются маршруты различных систем. Такой стратегический подход позволит повысить комфорт и снизить время в пути, стимулируя горожан отдавать предпочтение экологичной мобильности.

—

Мировой опыт: троллейбусы в других странах

В Германии системы электрического транспорта активно модернизируют с внедрением бескабельных решений. В некоторых городах, например, в Мюнхене и Кельне, используются оптико-волоконные провода и беспроводные зарядные станции, что устраняет необходимость в постоянной крепежной тяге и расширяет маршрутные возможности.

В Китае наблюдается значительный рост числа современных моделей, предназначенных для высоких нагрузок и интенсивных городских условий. В Пекине внедрена концепция ‘умных’ салонов с автоматизированными системами управления, что позволяет оптимизировать работу транспортных средств и снизить операционные издержки.

В Чехии отмечается использование гибридных систем, сочетающих тягу от электрических проводов и аккумуляторных батарей. Так, в Праге два маршрута оснащены автоматизированными системами, позволяющими переключение между видами питания в зависимости от зоны эксплуатации.

В Японии разработаны компактные модели с минимальным радиусом поворота, что позволяет успешно эксплуатировать маршруты в плотной городской застройке Токио и Осаки. Высокотехнологичные системы мониторинга и диагностики обеспечивают минимальный простоустройственный период и долговечность техники.

На территории Южной Америки в Колумбии и Бразилии внедрены модели с усиленной автономной работой, приспособленные к отсутствию развитой дорожной инфраструктуры. В таких странах важна мобильность без постоянной фиксированной электроподводки, что достигается за счет использования энергоемких аккумуляторов и быстрой зарядки.