История элетротранспорта

ПЛАН 

Введение 

1. Характеристика электротранспорта
2. История развития электротранспорта
0. Троллейбус
0. Трамвай
0. Метро
0. Фуникулер
0. Электропоезд
0. Монорельс

3. Электротранспорт  Донецка

Выводы

Литература 

ВВЕДЕНИЕ 

     Электротранспорт – вид транспорта, использующий в качестве источника энергии электричество, а в качестве привода – электродвигатель. Основными его преимуществами являются высокая производительность и экологичность.

     Энергия, приводящая в движение транспортное средство, может быть получена из нескольких источников:

• из химической энергии бортовых батарей и аккумуляторов;
• совместно из бортового аккумулятора и топливной силовой установки;
• вырабатываться на борту, используя двигатель внутреннего сгорания, как в дизель-электровозе;
• путем прямого подключения к наземной электростанции: трамвай, троллейбус, монорельс, метро, электропоезд.

     В развитых странах  электротранспорт является основным перевозчиком пассажиров внутри города, на его долю приходится более 50% перевозок. В развивающихся странах процент перевозок электротранспортом в городах составляет от 15%. Основными средствами городского пассажирского электротранспорта являются трамваи, троллейбусы, метрополитен, электропоезда, применяются так же монорельсы, фуникулеры и пр.

     Грузовой электротранспорт применяется в перевозках, требующих  большого КПД транспортного средства, например, грузовые троллейбусы применяются на открытых карьерах, а электропоезда постоянного и переменного тока используются на железных дорогах, так же к электротранспорту относятся специфические механизмы, такие как судоподъемники и т.д.

     Сравнительная эффективность электротранспорта с другими видами транспорта, определяется не только его технологически обусловленными преимуществами и недостатками, но и общим уровнем развития общественного транспорта в конкретной стране, отношением к нему муниципальных властей и жителей, особенностями планировочной структуры городов.

1. Характеристика электротранспорта 

     Тролле́йбус (англ. trolleybus, от trolley – контактный провод, роликовый токосниматель и bus – "карета для всех") – безрельсовое транспортное средство (обычно пассажирское) с электрическим приводом, получающее электрический ток от независимого источника питания. Троллейбус получает электрический ток от двухпроводной контактной сети (подвесные (троллейные) провода) через токосъемники штангового типа. Используется преимущественно в городах

     Трамва́й (от англ. tram – вагон, вагонетка и way – путь, название произошло от вагонеток для перевозки угля на шахтах Великобритании) – вид уличного рельсового общественного транспорта, используемый преимущественно в городах для перевозки пассажиров по заданным маршрутам. Трамваи возникли в первой половине XIX века, электрические – в конце XIX века. После расцвета, эпоха которого пришлась на период между мировыми войнами, начался упадок трамваев, однако с конца XX века наблюдается значительный рост популярности трамвая. Большинство трамваев используют электрический ток, получаемый через воздушную контактную сеть с помощью токоприемников (пантографов или штанг), однако существуют также трамваи с питанием от третьего рельса и аккумуляторные трамваи. Бывают пригородные, междугородные, санитарные и грузовые трамваи.

     Метрополите́н (фр. métropolitain), или сокращенно метро – рельсовый вид городского транспорта, трассы которого проложены отдельно от улиц, зачастую под землей. Движение поездов в метро регулярное, согласно расписанию. Отличается высокой эксплуатационной скоростью (до 45 км/ч и выше) и провозной способностью (до 60 тыс. пассажиров в час в одном направлении и выше). Линии метрополитена прокладывают под землей (в тоннелях), по поверхности и на эстакадах. Метрополитен – один из основных видов городского пассажирского транспорта. Являясь подземной железной дорогой, он связан с повышенной опасностью для пассажиров и требует особого внимания и осторожности.

     В городах со сложившейся застройкой линии метро, как правило, проложены  под землей и лишь иногда выходят на поверхность или на эстакады. Габариты и масса подвижного состава могут достигать железнодорожных стандартов, хотя обычно уступают им, поезда насчитывают, как правило, 4-8 вагонов. Диаметр тоннелей достигает 5-6 метров (но во многих системах встречаются и более узкие тоннели, например в Берлине ширина узкопрофильных тоннелей – всего 2,3 метра), предельные уклоны больше, чем на железных дорогах общего назначения, но меньше, чем на трамвае, минимальные радиусы закругления значительно больше трамвайных. Платформы на станциях обычно имеют длину 100-160 м и ширину 5-20 м.

     Фуникулер (фр. funiculaire, лат. funiculus – веревка, канат) – рельсовое транспортное средство с канатной тягой для перевозки людей или грузов на небольшое расстояние по крутой трассе.

     Фуникулер является специализированным транспортом, применяемым в условиях тяжелого рельефа местности.

     Электропо́езд – разновидность моторвагонного подвижного состава, получающего энергию от внешней контактной сети с помощью токоприемников.

     Электропоезда широко используются в пригородном  сообщении. В отличие от других типов  поездов, они способны быстро разгоняться  на коротких перегонах между станциями, создают низкий уровень шума и не загрязняют окружающую среду, что очень важно в густонаселенных районах. Кроме того, электропоезда применяются в высокоскоростном пассажирском сообщении.

     Электропоезд  формируется из моторных (выполняющих функцию тяги) и прицепных вагонов. Прицепные вагоны могут содержать оборудование, выполняющее вспомогательные функции – например, компрессоры воздуха (для тормозной системы), аккумуляторные батареи и т. д. Вагоны электропоезда с кабинами управления называются головными. Пассажиры размещаются во всех вагонах электропоезда.

     Монорельс – разновидность рельсового транспорта, особенностью которого является движение состава по единственному рельсу, в отличие от традиционного транспорта, где движение осуществляется по паре рельс.

     Монорельсовая система делится по способу подвеса  состава на подвесную, опорную и  с боковым подвесом. 
 

2. История развития электротранспорта 

     2.1. Троллейбус 

     Идея  троллейбуса впервые высказана  доктором Вильямом Сименсом в журнале Society of Arts vol. XXIX в 1880 году. Вильям Сименс жил в Англии и владел тремя заводами. Статья опередила эксперименты Вернера фон Сименса, но, вероятно, братья работали вместе.

     Первый  троллейбус создан в 1882 в Германии (автор – инженер Вернер фон Сименс, он назвал свое изобретение Electromote). Первая линия открыта в предместье Берлина Галензе (Halensee) 29 апреля 1882 года. Контактные провода располагались на достаточно близком расстоянии, и от сильного ветра происходили короткие замыкания.

     В 1882 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 была впервые испытана система съема электроэнергии инженера Макса Шиманна (Max Schiemann), которая с многочисленными изменениями дожила до наших дней

     В России троллейбус появился в 1933 в Москве. Первыми троллейбусами Советского Союза были машины ЛК-1 (Лазарь Каганович).

     В 1938 году по улицам Москвы ездили двухэтажные троллейбусы ЯТБ-3.

     В конце 1960-х годов в СССР изобретатель Владимир Веклич предложил эксплуатацию троллейбусных поездов по системе многих единиц. Поезда из двух троллейбусов "Шкода 9Тр" и "ЗиУ-9" ("ЗиУ-682") получили широкое распространение в крупных городах бывшего СССР. В Риге всего было создано 103 троллейбусных поезда из вагонов "Шкода 9Тр").

     В настоящее время  в мире более 400 городов с троллейбусным сообщением. Больше всего троллейбусов в России – 89 троллейбусных систем в 90 городах Самым протяженным троллейбусным маршрутом в мире является маршрут Симферополь (аэропорт) – Ялта (86 км) в Украине.

     В настоящее время  в СНГ троллейбусы выпускают в России, Белоруссии, Казахстане и в Украине. В Украине это: "Киевский завод "АВИАНТ"; "Киевский завод электротранспорта" (КЗЭТ); "Львовский автомобильный завод" (ЛАЗ); "Южный машиностроительный завод" (ЮМЗ), г. Днепропетровск.

     2.2. Трамвай  

     В XIX веке в результате роста городов и промышленных предприятий, удаления жилищ от мест приложения труда, роста подвижности городских жителей встала проблема городского транспортного сообщения. Появившиеся омнибусы стали вскоре вытесняться уличными конными железными дорогами (конками). Достижения физической науки в области электричества, развитие электротехники и изобретательская деятельность Ф.А. Пироцкого в Санкт-Петербурге и В. фон Сименса в Берлине привели к созданию первой пассажирской электрической трамвайной линии между Берлином и Лихтерфельдом в 1881 году, построенной электротехнической компанией Сименса. В 1885 году в результате работы американского изобретателя Л. Дафта независимо от работ Сименса и Пироцкого электрический трамвай появился в США.

     Электрический трамвай оказался прибыльным делом, началось его бурное распространение  по миру. Способствовало этому и создание практичных систем токосъема (штанговый токосъемник Спрейга и бугельный токосъемник Сименса).

     В 1892 году первым в Российской Империи трамваем обзавелся Киев, а вскоре примеру Киева последовали и другие российские города: в Нижнем Новгороде трамвай появился в 1896 году, в Екатеринославе (ныне г. Днепропетровск, Украина) в 1897 году, в Москве в 1899 году, а в Санкт-Петербурге – в 1907 году (если не считать трамвая, работавшего зимой на льду Невы с 1894 года).

     Вплоть  до Первой Мировой войны трамвай бурно развивался, вытесняя из городов конку и немногие оставшиеся еще омнибусы. Трамваи применялись и на местных пригородных или междугородних линиях. Часто городские железные дороги использовались и для развозки грузов (в том числе и в вагонах, подававшихся непосредственно с железной дороги).

     После паузы, вызванной войной и политическими  переменами в Европе, трамвай продолжил развитие, но медленнее. Теперь у него появились сильные конкуренты – автомобиль и автобус. В возросшем уличном движении классический трамвай с одной стороны стал испытывать помехи от автотранспорта, а с другой – и сам создавал неудобство. Доходы трамвайных компаний стали падать.

     В 1929 году в США президенты трамвайных компаний провели конференцию, на которой приняли решение о производстве серии унифицированных, значительно усовершенствованных вагонов, получивших наименование PCC. Эти вагоны, впервые увидевшие свет в 1934 году, установили новую планку в техническом оснащении, удобстве и внешнем облике трамвая, оказав влияние на всю историю развития трамвая на долгие годы вперед.

     Несмотря  на это, во многих странах установилось воззрение на трамвай как на отсталый, неудобный вид транспорта, который не приличествует современному городу. Началось сворачивание трамвайных линий. В Париже городской трамвай был закрыт в 1937 году. В Лондоне трамвай просуществовал до 1952 года, причиной задержки в его ликвидации стала война. Ликвидациям и сокращениям подвергались трамвайные сети и во многих других городах. Часто трамвай заменялся троллейбусом, однако троллейбусные линии во многих местах тоже вскоре закрывались, не выдерживая конкуренции с автомобильным транспортом.

     В предвоенном СССР также установилось воззрение на трамвай как на отсталый транспорт, однако недоступность автомобилей для простых граждан делала трамвай более конкурентоспособным в сравнительно слабом уличном потоке. Кроме того, даже в Москве метрополитен открылся лишь в 1935 году, и сеть его была еще невелика, а производство автобусов и троллейбусов было небольшим, поэтому трамваю практически не было альтернатив. Там, где трамвай убирали с парадных улиц и проспектов, его обязательно переносили на соседние маленькие улицы и переулки.

     После Второй Мировой войны процесс ликвидации трамвая во многих странах продолжился. Многие линии, поврежденные войной, не восстанавливались. На линиях, которые дорабатывали свой ресурс, плохо содержался путь и вагоны, не проводились модернизации, что на фоне растущего технического уровня автомобильного транспорта способствовало созданию отрицательного образа трамвая.

     Однако  сравнительно хорошо трамвай продолжал  себя чувствовать в Германии, Бельгии, Нидерландах, Швейцарии и странах советского блока. В первых трех странах получили большое распространение системы смешанного типа, совмещающие в себе черты трамвая и метро ("преметро"). Однако и в этих странах не обошлось без закрытий линий и даже целых сетей.

     Уже в 70-е годы XX века в мире появилось понимание того, что массовая автомобилизация приносит проблемы – смог, заторы, шум, дефицит места. Экстенсивный путь решения этих проблем требовал много ресурсов и имел малую отдачу. Постепенно транспортная политика стала пересматриваться в пользу общественного транспорта. К тому времени уже имелись новые решения в области организации трамвайного движения и технические решения, которые делали трамвай вполне конкурентоспособным видом транспорта. Началось возрождение трамвая. Новые трамвайные системы были открыты в Канаде, в Торонто, Эдмонтоне (1978) и Калгари (1981). К 90-м годам процесс возрождения трамвая в мире набрал полную силу. Вновь открылись трамвайные системы Парижа и Лондона, а также других наиболее развитых городов мира.

     На  этом фоне в Украине трамвай по-прежнему рассматривается как устаревший вид транспорта, и значительная часть систем разрушается или стагнирует. Некоторые трамвайные хозяйства прекратили свое существование.

     В городе Кривой Рог кроме обычного наземного трамвая существуют скоростной трамвай, который объединяет в своем хозяйстве 18 км путей, из которых 6,9 км в тоннелях, 11 удобных современных станций. На двух маршрутах ежедневно работают 17 составов из 36 вагонов.

     Устройство и размещение пути на трамвае выполняются исходя из требований совместимости с улицей, с пешим и автомобильным движением, высокой провозной способности и скорости сообщения, экономичности в сооружении и эксплуатации. Эти требования, вообще говоря, вступают в противоречие друг с другом, поэтому в каждом отдельном случае выбирается компромиссное решение, соответствующее местным условиям.

     В разных городах  трамваи используют разную ширину колеи, чаще всего – ту же, что и обычные железные дороги (в России – 1524 мм, в Западной Европе – 1435 мм). Необычны для своих стран трамвайные пути в Ростове-на-Дону – 1435 мм, В Дрездене – 1450 мм, в Лейпциге – 1458 мм. Бывают и узкоколейные трамвайные линии – 1000 мм (например, в Калининграде, Пятигорске) и 1067 мм (в Таллине).

     Для трамвая в разных условиях могут  применяться как обычные рельсы железнодорожного типа (только в отсутствие мощения), так и специальные трамвайные (желобчатые), с желобом и губкой, позволяющие утопить рельс в мостовой. В Украине трамвайные рельсы производятся из более мягкой стали, чтобы можно было изготавливать из них кривые меньшего радиуса, чем на железной дороге.

     Со  времени появления трамвая и по сей день на трамвае применяется классическая шпальная технология укладки пути, схожая с укладкой пути на железной дороге. Минимальные технические требования к устройству и содержанию пути менее строги, чем на железной дороге. Это вызвано меньшей массой поездов и нагрузкой на ось. Обычно для укладки трамвайного пути применяются деревянные шпалы. Для уменьшения шума рельсы на стыках часто сваривают. Существуют также современные способы устройства пути, позволяющие снизить шумность и вибрации, исключить разрушающее воздействие на прилегающую часть мостовой, но их стоимость значительно выше.

     В основном для движения трамвая прокладываются два встречных пути, но встречаются и однопутные участки.

     Конечные разворотные пункты линий трамвая бывают как в виде кольца (наиболее распространенный вариант), так и в виде треугольника (когда вагон пятится назад). В некоторых городах используются двусторонние трамваи, способные оборачиваться в тупиках линий.

     Часто конечные пункты линий трамвая, выполненные  в виде кольца, имеют по нескольку  путей, что делает возможным обгон поездов разных маршрутов (для отправления по расписанию), отстой части вагонов в дневной межпиковый период, хранение резервных поездов (на случаи сбоев в движении и подмен), отстой неисправных поездов до эвакуации в депо, отстой поездов во время обедов бригад.

     В ранний период развития трамваев электрические  сети не имели еще достаточного развития, поэтому почти каждое новое трамвайное хозяйство включало в себя собственную центральную электростанцию. Сейчас трамвайные хозяйства получают электроэнергию от электрических сетей общего назначения. Так как трамвай питается постоянным током сравнительно невысокого напряжения, передавать его на большие расстояния слишком затратно. Поэтому вдоль линий размещаются тягово-понижающие подстанции, которые получают из сетей переменный ток высокого напряжения и преобразуют его в постоянный ток, пригодный к подаче в контактную сеть.

     Номинальное напряжение на выходе тяговой подстанции – 600 вольт, номинальным напряжением на токоприемнике подвижного состава считается 550 В. В некоторых городах мира принято напряжение 750 В (в бывшем СССР такое напряжение используется только для вагонов метро).

     Трамвай питается постоянным электрическим током через расположенный  на крыше вагона токоприемник – обычно это пантограф, однако в некоторых хозяйствах используются бугельные токоприемники ("дуги") и штанги. Исторически в Европе чаще встречались бугели, а в Северной Америке и Австралии – штанги.

     На  самых первых трамваях использовался  третий, контактный рельс, однако от него вскоре отказались: при дожде нередко  возникали короткие замыкания, контакт между третьим рельсом и ползуном-токосъемником нарушался из-за упавших листьев и прочей грязи, наконец, такая система была небезопасна при напряжении выше 100–150 вольт (очень скоро выяснилось, что такое напряжение было недостаточным).

     Иногда, прежде всего из эстетических соображений, использовался улучшенный вариант  системы с контактными рельсами. В такой системе два контактных рельса (обычные рельсы уже не использовались как часть электрической сети) располагались в специальном желобе между ходовыми рельсами, что исключало опасность электрошока для пешеходов. В США контактные рельсы располагались на глубине 45 см от уровня улицы и в 30 см друг от друга. Системы с углубленными контактными рельсами существовали в Вашингтоне, Лондоне, Нью-Йорке (только на Манхеттене) и Париже. Однако из-за дороговизны прокладки контактных рельсов во всех городах, за исключением Вашингтона и Парижа, система токосъема была гибридной – в центре использовался третий рельс, а за его пределами – контактная сеть.

     Хотя  классические системы с питанием от контактных рельсов нигде не сохранились, к подобным системам и сейчас проявляют  интерес. Так, при строительстве  трамвая в Бордо (открыт в 2003 году) был создан современный, безопасный вариант системы. В историческом центре города трамвай получает электричество от расположенного на уровне улицы третьего рельса. Третий рельс разделен на восьмиметровые секции, изолированные друг от друга. Благодаря электронике под напряжением находится только та секция третьего рельса, над которой в данный момент проезжает трамвай. Однако в ходе эксплуатации у этой системы проявилось много недостатков, прежде всего связанные с действием дождевой воды. В связи с этими проблемами на одном из участков длиной в километр третий рельс заменили контактной сетью (общая протяженность трамвайной сети Бордо – 21,3 км, из них 12 км с третьим рельсом). К тому же, система оказалась весьма дорогой. Строительство километра трамвайной линии с третьим рельсом стоит примерно в три раза дороже километра с контактной сетью.