Современные электромобили. Устройство, отличия, выбор для российских дорог

Рис. 1.2. Электрическая тяга с зубчатым рельсом

В Сиднее (Австралия) распространен специальный транспорт на «легких рельсах», его название Variotram, и его относят также к легкому метро. В вагонах такого трамвая установлены 4 мотора по 75 кВт каждый, что обеспечивает составу из трех-четырех вагонов максимальную скорость 80 км/ч. Здесь также распространен такой вид транспорта, как автобус, двигающийся по специальному полотну (с двух сторон ограничение высокими поребриками), он называется трамбу. Отсюда сам автобус или автобусное сообщение назвали трамбусом.

Апробировано несколько перспективных типов пассажирских внутригородских и региональных перевозок. Особенный интерес вызывают промежуточные «комбинации» между метро и трамваями, а также комбинации рельсовых и безрельсовых перевозок в одном виде транспорта. Особенностью инновационных решений в области таких перевозок являлись однотипные салоны, установленные на разных ходовых частях (тележках, колесных парах, моторной группе, тормозных системах, рельсовых путях и т. д.). Такие термины, как легкое метро, метротрам, скоростной трамвай и частично транслор, отчасти известны. Термины преметро, трамбус, рельсобус и даже колеснибус, трамвай, троллейбус и эсбанн могут быть получены прямым переводом с иностранных языков. Все эти действующие решения и инновации немыслимы без электрической тяги. Перспективы развития электрифицированного транспорта в городах огромны, и в этой связи уместно посматривать в сторону Европы, где достигнуты явные успехи в разработке альтернативных видов электрифицированного транспорта и межвидовых комбинаций.

Облегченный подвижной состав на основе трамвая имеет перспективы использования в качестве метро неглубокого залегания с выходом на поверхность. Ибо таков естественный путь уменьшения времени входа и выхода пассажиропотока в скоростном транспорте – вынесение на поверхность станций метро неглубокого залегания. Электротяга мотор-вагонов облегченного метротрамвая (метротрам) позволяет ускоряться на начальном отрезке пути (после начала движения) и развивать необходимую инерцию движения за счет использования силы тяжести железнодорожного состава. Хотя кое-где (Москва) метро и имеет выход на поверхность земли, в отличие от западных стран, его линии не имеют значительного (разнесенного на десятки километров) продолжения дистанции движения. А если и имеют (экспресс в аэропорт), то и он является лишь продолжением метро. В противовес этому, на мой взгляд, необходимо удовлетворять вызовы времени для уменьшения пассажиропотока, равномерного его распределения, увеличения скорости доставки пассажиров, сокращения интервала между поездами, то есть ключ к созданию такого вида электрифицированного транспорта – в «облегчении» метро тремя-четырьмя «легкими» вагонными составами. Кроме обозначенной выше эффективности, в решении данного вопроса предполагается существенно экономить на потребляемой электроэнергии.

Новые варианты видятся в создании и применении многовагонных трамвайных поездов, поэтому опыт Европы интересен. Речь идет о легких скоростных трамвайных поездах комбинированного вида тяги. Если в черте города трамвайные мотор-вагоны питаются от контактного провода, то при выходе за город движение того же состава продолжается от дизеля. Как правило, при «чисто» электрическом питании применяются два источника напряжения – городской трамвайной сети и загородной железнодорожной (напряжение в обеих сетях в России различно). Даже в разных странах «единой» Европы существуют различные подходы к обеспечению электропитания мотор-вагонных секций, и, разумеется, напряжение контактных сетей разное.

В окрестностях Парижа напряжение в электрифицированной железнодорожной сети 600 В постоянного тока и 15 кВ переменного. В Карлсруэ – 750 В постоянного тока и 15 кВ переменного. Во Франции широко применяются внутригородские поезда TVR с питанием от двух штанг (как у троллейбуса), особенностью которого является не только система электроснабжения, но и пневматический привод. Такой трамвайный поезд может отклоняться от железнодорожного пути, подъезжая к остановке, что в российских условиях позволило бы решать проблему быстрой и эффективной очистки от снега направляющего рельса или всех рельс в зимний период года. Пневмотрам – трамвай на шинах – как новый вид рельсового транспорта гибридного типа вообще представляет собой несомненный интерес, поскольку так или иначе трансформированный европейский опыт касается отечественных разработчиков силовых агрегатов и систем транспортировки. Причем мы не лишены возможностей для разработки и автобусов с электропитанием, с металлическим контактными направляющими и монорельса и транслора.

В России скоростной трамвай успешно работает в Волгограде и других городах, где для создания островных платформ на подземных участках пути используется левостороннее движение. Поэтому в обоснование сказанного примеры есть. Принципиально новой возможностью совмещения двух электрифицированных типов пассажирских перевозок – трамвая и метро – является адаптация трамвайных вагонов для метротоннелей, рассчитанных на традиционный (метро) подвижной состав моторных вагонов. Более того, есть возможность относительно бюджетной (недорогой) адаптации питания от контактного провода при наличии третьего рельса. Подобная схема уже давно и успешно действует в столице Норвегии Осло и считается перспективной. Именно такая схема позволяет составам из нескольких трамвайных вагонов (легкий трамвай) «спускать» в тоннели метро, и наоборот, использовать адаптированный подвижной состав метро, или, иначе, пригородного трамвая, в том числе и на пригородных железнодорожных линиях. Эта схема в зависимости от варианта развития и адаптации называется по-разному: преметро, легкое метро, метротрам. И требует облегченного, нового подвижного состава. Движение такого транспорта при пересечении городской черты осуществляется с переходом от «тяжелых» рельсов к облегченным.

Преимущества новой организации, особенно при небольших пассажиропотоках, очевидны. Это большая скорость, менее жесткие требования к путевому хозяйству, унификация подвижного состава. Если предметно говорить о возможных усилиях разработчиков в создании нового (комбинированного) вида транспортных средств, то необходимо обращать внимание на следующие условия и возможные преимущества: наличие в поезде двух одинаковых независимых кабин управления, более высокие по сравнении с городской трамвайной сетью возможности использования напряжения контактных сетей, большая по сравнению с вагонами классического городского трамвая вместимость, наличие специальных остановок на более длинных дистанциях пути (в ближайшем пригороде), чем у городского трамвая, изменение тормозных систем на манер пригородных железнодорожных составов (электричек), иные важные отличия (от городского транспорта и поездов) контроля пассажиропотока на входе и выходе. Чтобы соответствовать вызовам времени со стороны разработчиков силовых электрических систем и устройств в сегодняшних реалиях, анализ зарубежного опыта и разработка (или адаптация) преобразователей энергии для питания нового унифицированного мотор-вагонного хозяйства представляются весьма перспективными.

История электрического трамвая по-своему интересна.

Первый трамвай в Российской империи появился в Киеве. Затем – в Нижнем Новгороде, Курске, Орле и Витебске. Подвижной состав поступал главным образом из Бельгии. Затем появились и английские вагоны. Немногим известно, что в Петербурге первую трамвайную линию построили в 1895 г. Поскольку пути нельзя было прокладывать по городской земле, эта линия, действовавшая в течение ряда лет только в зимнее время, прокладывалась по льду Невы от одного берега к другому. Она пользовалась успехом у горожан. В 1899 г. вагон от конки с электрической тягой испытывали на Невском проспекте, но настоящий трамвай в Петербурге начали эксплуатировать только 28 октября 1907 г. Первая линия пролегала по Садовой улице. Через год в городе действовало уже 9 трамвайных линий. Создание трамвая в Петербурге стимулировало появление производства вагонов в Мытищах и Коломне. Это, несомненно, имело положительное значение для всей страны. Пока отрезки железных дорог были короткими, эксплуатировались 4 класса вагонов. При этом вагоны четвертого класса не имели сидений и крыши. Пассажиры просто стояли на огороженной стенами платформе. Точно так же было организовано движение и в первые годы работы Царскосельской железной дороги. Сравнительно быстро четвертый класс вагонов был ликвидирован.

В послереволюционные годы трамвайные моторные и прицепные вагоны стали выпускаться в Петербурге. Теперь мы знаем, что еще в конце XIX века в Петербурге и в Москве эксплуатировались окраинные линии, где на рельсах конки или электрического трамвая двигались небольшие паровозы, к которым прицеплялось несколько пассажирских вагонов. В Москве такие линии действовали в районе Петровского парка и на Воробьевых горах. Просуществовали они недолго. В Петербурге одна линия пролегала от клиники Вилие на Выборгской стороне до Лесотехнической академии. Вторая начиналась в районе Николаевского (ныне Московского) вокзала и шла по берегу Невы примерно до деревни Мурзинки. Линия эксплуатировалась и в первые послереволюционные годы.

В 1869 году 22-летний Джордж Вестингауз (сегодня это имя мы знаем как известную электротехническую фирму) предложил первую версию воздушного тормоза для железнодорожного транспорта. Ему понадобилось несколько лет на доказательство эффективности своего изобретения, которое он постепенно совершенствовал. Это изобретение решило основные проблемы, связанные с торможением поездов. Модифицированный тормоз Вестингауза и поныне широко и повсеместно применяется на железных дорогах.

Да и известный Томас Эдисон начинал свою трудовую деятельность железнодорожным кондуктором. Затем он перешел в телеграфисты, где, без преувеличения, прославился быстротой передачи сообщений. В те годы телеграфист, сидящий на ключе, занимал весь канал связи: встречные сообщения передавать было нельзя, так как два ключа на одном проводе мешали друг другу. Изобретение Эдисона – дуплексная телеграфия – позволяло одновременно передавать два сигнала навстречу друг другу. Это изобретение было важным для железнодорожной сигнализации.

Во все времена из-за влияния экономических причин разработчики стремились максимально стандартизовать подвижной состав наземных трамваев и вагонов легкого метро (за рубежом). Это делалось, чтобы в случае необходимости использовать поезда метро в качестве трамваев. Тем была достигнута высокая стандартизация подвижного состава: колесных тележек, тормозов и т. д. Особенности разработок заключались в требованиях к допустимой крутизне наклона пути. Сложилась и система наименований. Вагоны одной серии обозначались одной и той же буквой – моторные прописной, а прицепные – строчной, к примеру Кип. Долго стандартным считался трехвагонный состав с конфигурацией N-n-nl, где использовались легкий и тяжелый прицепной вагоны. Питание вагонов серий U, U1, U11, а также серий V/v осуществляется от третьего рельса. Вагоны трамвая и одной из линий метро с питанием от контактного провода относятся к сериям Е6/с6 и Т в международной классификации. Поезда серии Т имеют низкий пол (18 см над уровнем земли). Они используются в вариантах Т-Т-Т-Т или Е6-с6-Т-с6-Е6. Среди трамваев этой серии есть сочлененные секции даже из 5–6 вагонов. Вот так «плавно» – с помощью увеличения скорости и вагонов – можно из трамвая проследить путь к метро.

Слово метрополитен греческого происхождения. В греческом языке слово «метрополис» означает «главный город», «столица». К слову, англичане часто называют метро underground, а американцы subway. В обоих случаях это переводится как «подземка». Примерно то же название – Untergrundbahn – подземная железная дорога – имеется и в немецком языке. Такое полное название используется в немецком разговорном языке редко. Практически официальным названием является U-Bahn (у-бан). Синий прямоугольник с большой белой буквой U обозначает входы в метро. Однако если мы посмотрим на карты или транспортные схемы больших немецких городов, например Кёльна или Бонна, то увидим на этих картах те же значки, хотя метро в нашем понимании в этих городах отсутствует. Оказывается, что термин U-Bahn используется также для обозначения подземного трамвая. Подземный трамвай в Германии отличается от метро и подвижным составом – это обычные вагоны трамвая, и питанием: напряжение подается с помощью контактного провода, а не от третьего рельса, как в обычном метро. И тем не менее мы не должны забывать, что русские инженеры активно участвовали в развитии железных дорог; в России были и есть свои изобретатели-железнодорожники, электротехники, имена которых нередко забывают обыватели, – прежде всего это братья Черепановы, Ярцев, Фролов. Ни одно изобретение не возникает из ничего, и предшественников любой технической новинки часто отыскать не очень трудно. Это тем более просто в тех случаях, когда спор идет о технических понятиях без использования точных определений. Из относительно современных примеров можно сказать и о том, что несколько лет назад в Петербурге объединение «Ижорские заводы» начало выпуск тележек с раздвижными колесами. Апробация быстрой адаптации колесных пар к разным колеям железной дороги прошла в Калининграде, единственном российском городе, к которому и подходит европейская колея. Этим было значительно сокращено время пути.

1.2. Электротранспорт для личных нужд

Сегодня, в 18-м году XXI века, на автомобильном рынке новых автомобилей в России продаются до десяти моделей этих перспективных транспортных средств. Наиболее активно они эксплуатируются в Москве, там же создана первая полноценная сеть зарядных станций. Первая, но не единственная. В Петербурге по состоянию на июнь 2017 года насчитывается 15 зарядных станций. Да, это немного на огромный мегаполис. Но несколько лет назад не было даже этого. Таким образом, отрасль развивается существенно.

Покупать электромобиль в развитых странах сегодня очень выгодно. К примеру, такой транспорт освобожден от ввозных пошлин и ежегодных налогов. В Европе производители активно развивают сети зарядных станций, а отказ от традиционного топлива позволяет ощутимо сэкономить.

Но не стоит забывать и про суровые зимы, во время которых потенциальный ресурс аккумуляторных батарей снижается на 30–40 %. Если добавить к этому включенную систему отопления, навигатор и мультимедийный комплекс, то показатели снизятся еще сильнее.