Монорельсовая дорога около Орлеана (Франция).
Во Франции восточнее Орлеана в местечке Шатонеф в 1960 г. был сдан в эксплуатацию опытный участок подвесной монорельсовой дороги длиной около 2 км. Конструкция этой дороги, названной Аэрометро, создана акционерным обществом САФЕЖЕ, объединившим 18 крупнейших научно-исследовательских и промышленных фирм Франции.
Указанная дорога построена с использованием незамкнутой коробчатой монорельсовой балки подковообразной формы, внутри которой движутся ходовые тележки вагона (рис. 10). Вагоны подвешиваются к тележкам снизу, причем подвески проходят через продольный щелевой разрез в балке, не касаясь его граней.
Применение подвесной системы позволило упростить конструкцию вагонов, облегчить вписывание их в кривые малых радиусов (до 30 м) и сократить передаваемые на балку крутящие моменты и изгибающие усилия.
Коробчатое сечение монорельсовой балки хорошо сопротивляется кручению и изгибу, предохраняет поверхности качения от атмосферных осадков и обеспечивает постоянный высокий коэффициент сцепления колес с поверхностями качения.
В качестве беговых дорожек для несущих колес тележек первоначально использовались приваренные стальные рифленые листы толщиной 20 мм, однако впоследствии они были заменены накладками из твердых пород дерева, что увеличивает срок службы шин и облегчает уход за оборудованием и устройствами пути.
Кроме четырех вертикальных несущих и тяговых колес, на каждой тележке установлено по четыре горизонтальных направляющих колеса меньшего диаметра, которые катятся по внутренним вертикальным поверхностям боковых стенок балок и обеспечивают устойчивое движение тележки по монорельсовой балке.
Выбор для этой дороги подвижного состава на колесах с пневматическими шинами основывался на положительном опыте использования пневматических шин на линиях Парижского метрополитена, где они применяются в течение последних 15 лет. Анализ работы линий метрополитена, на которых эксплуатировались вагоны с колесами, имеющими пневматические шины, показал, что хотя это и привело к некоторому увеличению расхода электроэнергии (вследствие дополнительного сопротивления резиновых шин), однако оно компенсировалось резким увеличением эксплуатационной скорости (на 16% в обычные часы и на 25% в часы пик), повышением комфортабельности езды и значительным уменьшением шума.
Эксплуатационная проверка на линиях Парижского метрополитена полностью подтвердила высокие ходовые качества вагонов на тележках с пневматическими шинами, а именно: высокий коэффициент сцепления (для стального листа с гладкой и рифленой сухой поверхностью 0,6—0,7), величина которого не зависит от атмосферных осадков и позволяет преодолевать подъемы до 120%; возможность реализации высоких ускорений и замедлений, что особенно важно при наличии коротких перегонов; уменьшение ударов и тряски, что улучшает показатели ходовых качеств вагонов и позволяет уменьшить их вес и упростить систему подвешивания и др. Пневматические шины обладают также высокой износоустойчивостью: после пробега 300 тыс. км они еще не требовали замены.
На опытном участке монорельсовой дороги эксплуатируются одиночные вагоны, которые можно формировать в поезда. Для этого спереди и сзади в верхней части вагона смонтированы автоматические сцепки. В поезде возможен переход из одного вагона в другой через междувагонные площадки шириной 1,5 м.
На линии применено современное оборудование связи и сигнализации. Связь машиниста с диспетчером осуществляется по телефонному проводу, проложенному в монорельсовой балке, или по радио.
В случае вынужденной остановки на перегоне пассажиры могут выйти из вагона через люк в полу. Для этой цели служит специальная аварийная лестница, имеющая лебедку с ручным приводом и опускающаяся непосредственно к поверхности земли.
Путь подвешен на Г-образных опорах высотой 10,8 м (от верха консоли опоры до поверхности земли), заполненных бетоном. Подвесной путь, представляющий собой несущую металлическую балку коробчатого сечения с нижней продольной щелью, состоит из отдельных секций длиной 25—30 м, которые при помощи приваренных пластин прикрепляются болтами к кронштейнам.
В поперечном сечении путевая балка имеет квадратное отверстие со стороной 1,3 м. В нижней стенке имеется прорезь шириной 0,5 м. Обе стенки балки изготовлены из стальных листов толщиной 8 мм и усилены приваренными продольными ребрами и поперечными диафрагмами. Дорожка качения для несущих колес образована стальными листами толщиной 20 мм, приваренными к внутренним стенкам балки и составляющими одно целое со всей конструкцией. Каждый элемент путевой балки имеет на обоих концах приваренные кронштейны для крепления к опорам.
Рельс-балку изготовляют на заводах металлических конструкций и в готовом виде доставляют к месту строительства. Внутри балки проложены контактная и сигнализационная сети. Ходовые тележки снабжены токоприемниками для снятия и отвода тока.
Опоры подвесной дороги, построенные с учетом двухстороннего движения, представляют собой конический металлический сварной кожух диаметром 0,9 м у основания с толщиной стенки 28 мм, заполненный бетоном. Вес 1 м каркаса опоры равен 400 кг. Укрепленная на опоре сварная стальная траверса несет две путевые балки. Путевые балки и контактные токосъемные шины составлены из отдельных элементов, укрепленных на траверсах. Общий вес Т-образной опоры с траверсой равен примерно 12 т. Минимальное расстояние от низа вагона до проезжей части автомобильной дороги составляет 4,9 м.
Вагоны на опытном участке обычно движутся со скоростью 50—60 км/ч, хотя во время испытаний достигалась скорость 100 км/ч. Вагон с полной нагрузкой набирает скорость 90 км/ч за 40 сек. Провозная способность дороги этого типа, составляющая при интервале движения одиночных вагонов 90 сек 5 тыс. пассажиров в час, может быть доведена до 30 тыс. пассажиров в час в одном направлении.
Как и навесная дорога конструкции Алвег, подвесная монорельсовая дорога французской системы с симметричным подвешиванием является, по мнению многих исследователей, наиболее перспективной. Проектами развития транспорта многих городов (Лондон, Сан-Франциско, Детройт и др.) предусматривается строительство дорог подобного типа как с пневматическими, так и со стальными колесами, движущимися внутри коробчатой балки.
В 1964 г. право постройки монорельсовых дорог системы САФЕЖЕ в Англии и Канаде было приобретено фирмой Тэйлор Вудроу, которая совместно с фирмой Инглиш Электрик Компани разработала новую конструкцию монорельсовой дороги системы САФЕЖЕ для строительства в Англии. Использование таких дорог намечается транспортными управлениями Бирмингема, Ковентри, Лестера, Манчестера и нового города-спутника в Бакингемшире, а также для связи строящегося третьего аэропорта Лондона, который будет отстоять от центра столицы далее чем аэропорт Хитроу.
Фирмой Тэйлор Вудроу было проведено специальное исследование качества хода вагонов и комфортабельности езды при боковой качке во время движения поезда по кривой. Исследование проводилось на опытном участке пути во Франции; при этом были использованы результаты испытаний, проведенных в США исследовательским центром автомобильного транспорта. Результаты исследования показали, что маятниковая система подвешивания вагонов к тележкам дает возможность достигнуть высокого уровня качества хода вагонов и комфорта как для сидящих, так и для стоящих пассажиров при скоростях движения до 120 км/ч на прямых и нормальных кривых участках.
Специальный отдел фирмы занят разработкой для условий Англии рабочего проекта монорельсовой дороги этого типа и изучением ее экономики. Разработаны также программы для счетнорешающих устройств, позволяющие быстро и точно оценивать влияние отдельных конструктивных факторов в широком диапазоне их изменения. Для монорельсовой дороги программа предусматривает полную переоценку методов анализа бетонных оболочковых конструкций (как армированных, так и предварительно напряженных).
В результате были разработаны более экономичные конструкции ходовой балки, фундаментов и системы подвешивания вагонов, а также некоторые технологические вопросы строительства монорельсовой дороги системы САФЕЖЕ.
Для ходовых дорожек основных и боковых направляющих колес использовалось дерево; на опытном участке во Франции применялась древесина твердых лиственных пород из Западной Африки. Ходовые поверхности образованы пластинчатыми рейками, которые обусловливают хорошее сцепление, прочную поверхность и могут быть легко сменены. Планки крепятся к бетонной поверхности болтами. Может быть использована также древесина других твердых пород. Положительный токонесущий рельс изготовлен из меди и закреплен в бетоне вдоль потолка ходовой балки с помощью фарфоровых изоляторов. Два отрицательных токонесущих рельса крепятся таким же способом к боковым стенкам ходовой балки у средней линии.
Монорельсовая дорога в Турине (Италия).
В Италии первая монорельсовая дорога протяженностью 1,2 км была открыта в мае 1961 г. на Международной выставке в Турине. Дорога является однопутной и на ней имеются только две конечные станции — у южного входа выставки и у ее северной границы. Трасса дороги проходит по территории выставки мимо всех основных павильонов и над искусственным озером. Впоследствии для обеспечения связи центра города с пригородом Монкальери длину монорельсовой дороги намечено довести до 11 км. С первых дней эксплуатации дорога ежедневно перевозит 20 тыс. пассажиров.
Монорельсовая дорога построена по системе Алвег. Сочлененный трехвагонный поезд оборудован колесами на пневматических шинах диаметром 900 мм. Пустотелая путевая балка изготовлена из предварительно напряженного железобетона. Пролет между опорами составляет около 20 м, высота балки 1,40 м, ширина 0,80 м. Брусья уложены на специальные подкладки мостового типа, а стыки перекрыты скользящими пластинками, компенсирующими температурное удлинение. Опоры установлены на расстоянии 20 м друг от друга, высота их 7,7 м, вес 16—19 т.
На дороге эксплуатируется один поезд, состоящий из трех сочлененных вагонов на шести тележках, из которых четыре (средние) моторные. Двигатели работают на постоянном токе при напряжении 600 в и имеют следующие характеристики (соответственно для часового и длительного режима): мощность 113/95 кВт, ток 208/174 а, число оборотов 1500/1630 в минуту. В поезде имеется 74 места для сидения; общая вместимость поезда 264 пассажира. Общая длина поезда 30,3 м, ширина 3,10 м, высота 4,0 м, вес 38,1 т. Поезд развивает скорость до 80,5 км/ч. За первый месяц пробег поезда составил 6000 км и было перевезено 280 тыс. пассажиров.
Монорельсовая дорога в Наре (Япония).
Навесная дорога типа Алвег в Наре (около Осаки) явилась первой экспериментальной навесной дорогой в Японии. Она построена в местном парке отдыха и сдана в эксплуатацию в 1961 г. Трехвагонный поезд длиной 31 м вмещает 88 пассажиров. Он имеет колеса на пневматических шинах, помимо которых установлены также колеса безопасности со сплошным резиновым ободом. При максимальной скорости движения 40 км/ч средняя скорость равна 16 км/ч.
На одной из станций дороги в 1964 г. был построен наклонный движущийся тротуар для доставки пассажиров на платформу. Он представляет собой стальную ленту, покрытую слоем вулканизированной резины.
Монорельсовая дорога в Сиэтле (США).
Для связи центра города с территорией международной выставки «XXI век» в Сиэтле в 1962 г. была построена монорельсовая дорога типа Алвег протяженностью 1,9 км (рис. 11). Дорога двухпутная, и движение на ней осуществляется двумя поездами, каждый из которых состоит из четырех вагонов. Поезд имеет 124 сидячих места, а общая вместимость его составляет 424 пассажира. Весь путь поезда проходят за 95 сек и обеспечивают перевозку 10 000 пассажиров в час. Подвижной состав дороги изготовлен фирмой Линке — Гофман — Буш (ФРГ), которая поставляла вагоны и для линий в Фюлингене и Турине. Путевая балка состоит из спаренных железобетонных пустотелых конструкций с предварительно напряженной арматурой и имеет ширину 0,915 м и высоту 1,525 м. Путевая балка уложена отдельными секциями длиной по 30,6 м и весом 54 т каждая. Высота расположения ходовой поверхности над землей равна 7,6 м.
В качестве путевых опор использованы одиночные колонны, площадь поперечного сечения которых равна 0,36 м2.
Рис. 11. Навесная монорельсовая дорога в Сиэтле (США)
Вагон снабжен двумя одноосными ходовыми тележками, имеющими четыре верхних ходовых колеса, два боковых направляющих колеса и дублирующие колеса безопасности со сплошными резиновыми ободами. В каждом вагоне установлено по два тяговых двигателя мощностью 73,6 кВт каждый. Несущие колеса имеют диаметр около 1 м; давление воздуха в них равно 6,33 кГ/см2. Диаметр направляющих колес составляет 0,6 м, а давление воздуха в их шинах 7 кГ/см2. Нагрузка на ось порожнего вагона составляет 9060 кГ. На сооружение всей линии, включая путь, опоры и конечные станции, израсходовано 14 700 т железобетона.
Отмечается спокойный и бесшумный ход поездов этой дороги.
Занимая в плане только одну полосу движения, монорельсовая дорога перевозит такое количество пассажиров, для освоения которого автомобильным транспортом потребовалось бы 16 полос движения.
В отличие от дорог в Фюлингене и Турине, где в эксплуатации находится по одному поезду, на монорельсовой дороге в Сиэтле эксплуатируются два поезда. Дорога оборудована автоматическими системами сигнализации и контроля скорости движения. При превышении установленной на данном участке скорости в кабине машиниста раздается звуковой сигнал. Если машинист на него не реагирует, автоматически включаются тормоза. При подходе к станции поезд останавливается автоматически.
Конечная станция в Сиэтле оборудована движущимся тротуаром, облегчающим и ускоряющим доставку пассажиров к посадочным платформам.
В период работы выставки поезда монорельсовой дороги перевозили ежедневно 40—50 тыс. человек, что составляло около 80% всех посетителей выставки. Эксплуатационные расходы оказались меньшими, чем предполагалось при проектировании и строительстве. За несколько первых месяцев работы дорогой перевезено более 7 млн. пассажиров.
Монорельсовая дорога в Инуяме (Япония).
Навесная дорога в Инуяме (вблизи Нагои) построена в 1962 г. японской фирмой Хитачи по лицензии фирмы Алвег. Фирма Алвег — Хитачи приняла затем участие и в строительстве монорельсовой дороги в Токио. Линия протяженностью 1,4 км соединяет вокзал с зоосадом и парком, имеет три станции и находится в постоянной регулярной эксплуатации. На линии есть кривые участки радиусом 150 м и уклоны до 97%. Балки длиной 15 м и весом 28 т установлены на железобетонных опорах высотой до 14 м. На дороге эксплуатируются два поезда длиной 30,8 м. Каждый из них состоит из трех сочлененных вагонов на шести тележках, из которых четыре (средние) моторные. Поезда оборудованы электрическим, пневматическим и механическим тормозами, а также системой контроля скорости. Питание тяговых двигателей поездов осуществляется от сети пригородной электрифицированной железной дороги.