Монорельсовый транспорт

                Федеральное государственное образовательное учреждение

                             высшего профессионального образования

      ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ        

                                                    СООБЩЕНИЯ

                                                   (ПГУПС-ЛИИЖТ)

                                                Факультет «Заочный»

                            Кафедра Железнодорожные станции и узлы

                                                     РЕФЕРАТ

                            На тему: «Монорельсовый транспорт»

       Выполнил:                                                                        Проверил:

       Студент 2 курса

       Пушнегин Н.С.

       11-УППк-274

                                                             Санкт-Петербург

                                                                       2013

Оглавление

Введение

        Традиционная железнодорожная технология, основанная на принципе взаимодействия в системе колесо-рельс, уже подошла к пределу своих технических возможностей, и дальнейшего ощутимого количественного и качественного прогресса в части повышения скорости движения ожидать не приходится. Из-за резкого ухудшения сцепления колес с рельсами скорость колесного транспортного средства составляет примерно 350 км/ч. Дальнейшее увеличение скорости колесного транспорта может привести к экономически неоправданным затратам, и ее ограничение диктуется прежде всего расходом энергоресурсов. Известно, что затраты энергии при увеличении скорости со 100 до 300 км/ч возрастают почти в 9 раз. Для их снижения необходимо переходить на новые технологии. 
       Своеобразным вариантом железнодорожной транспортной системы является монорельсовый транспорт. Получивший развитие в начале XIX века как городской и пригородный вид транспорта на направлениях с большими и регулярными пассажирскими потоками (Вупперталь, Нью-Йорк, Париж), к концу XX века монорельсовый транспорт вышел на междугородные трассы (Токио-Осака).

1.  Монорельсовые пути

         Монорельсовая дорога - это транспортная система, в которой вагоны перемещаются по балке-монорельсу, установленной на отдельных опорах или эстакаде (рис. 1-30). 
           Различают навесные и подвесные монорельсовые дороги. В навесных системах вагоны опираются на ходовую тележку, расположенную над путевой балкой, а в подвесных - вагоны подвешены к ходовой тележке и перемещаются под монорельсом. Подвеска вагонов может быть осуществлена двумя способами: либо симметричным, либо несимметричным. Не так давно в Киеве разработали монорельсовую систему с боковой подвеской.

 
Рис. 1-30. Путевая структура в уровне земли

       В 2002 г. в аэропорту Дюссельдорфа впервые построена автоматическая монорельсовая транспортная система с двухколейной путевой структурой и двухвагонными поездами (рис. 1-31). 
       Поезда курсируют в автоматическом режиме в соответствии с тактовым графиком. В периоды уменьшения пассажиропотока возможна также эксплуатация поездов в режиме вызова. Один или два диспетчера контролируют движение поездов и могут управлять ими из центрального диспетчерского пункта, расположенного в главном станционном здании. Никакой другой персонал для обеспечения перевозочного процесса не требуется.

 
Рис. 1-31. Поезд монорельсовой дороги на линии

 
          В настоящее время высокоскоростной пассажирский наземный монорельсовый транспорт с бесколесными системами на электромагнитном подвесе с использованием эффекта сверхпроводимости еще не имеет значительного применения. По мнению сторонников указанного вида транспорта, основными достоинствами системы магнитного подвеса являются полное отсутствие механического износа и возможность развивать сверхвысокую скорость. 
         Система, где поезд движется без контакта с путем и где электроника заменила механику, находится на более высоком техническом уровне по сравнению с традиционной системой колесо - рельс. 
          Работа в этой области, начатая в Германии в 70-х годах XX века, увенчалась созданием уникального поезда типа Transrapid, скорость которого составляла 400 км/ч. Бесколесные поезда с линейным приводом и электромагнитным подвесом при воздушном зазоре 10 мм были предназначены для использования на высокоскоростной линии Гамбург - Берлин. 
В системе Transrapid используется принцип линейного электрического двигателя. В ней имеются статор и ротор, однако статор выполнен в развернутом виде и интегрирован в несущую структуру, а роль ротора выполняют магниты подвеса, смонтированные на поезде. 
Когда на развернутую статорную обмотку с обоих концов подается напряжение переменного трехфазного тока, в ней возникает линейно перемещающееся магнитное поле. Это поле увлекает за собой ротор, а с ним - и весь поезд. Сила тяги и скорость движения поезда регулируются путем изменения амплитуды напряжения и частоты. Торможение поездов в системе Transrapid также осуществляется без использования сил трения. Переключив направление линейного перемещения магнитного поля, систему переводят из режима двигателя в режим генератора. Поезд замедляется, а вырабатываемая при этом энергия возвращается в сеть. 
        Вместо традиционной ходовой части и рельсового пути в системе Transrapid используются системы магнитного подвеса, направления и тяги. Системы подвеса и направления (рис. 1-32) работают по электромагнитному принципу, используя силы притяжения.

Рис. 1-32. Модуль с магнитами  подвеса и направления

        Система подвеса состоит из электромагнитов, симметрично расположенных с обеих сторон вдоль всего поезда и притягиваемых статорной обмоткой, уложенной на нижней поверхности несущей балки монорельса. Сила притяжения электромагнитов автоматически регулируется средствами электроники таким образом, чтобы она уравновешивала силу тяжести при сохранении заданного воздушного зазора между магнитами поезда и монорельсом. 
        Система направления включает в себя расположенные с обеих сторон поезда электромагниты с электронным регулированием, которые взаимодействуют с реактивными шинами, закрепленными с обеих сторон балок монорельса по всей ее длине. Система электронного регулирования следит за тем, чтобы зазор между магнитами подвеса и монорельсом в среднем поддерживался равным 10 мм. Расстояние между днищем кузова и поверхностью пути составляет 150 мм. Благодаря этому небольшие предметы или снежный покров на монорельсе не оказывают помех движению поезда в режиме магнитного подвеса. 
На основе макетных проработок, выполненных в Японии, принято решение оборудовать линию Токио-Осака поездами с электродинамическим подвеском и линейными синхронными двигателями со сверхпроводящими электромагнитами. В ходе испытаний экспериментального поезда на испытательном полигоне (линия длиной 42,8 км) в провинции Яманаси в апреле 1999 г был установлен рекорд скорости - 552 км/ч. Новые поезда смогут обеспечить регулярные пассажирские перевозки с эксплуатационной скоростью до 500 км/ч . 
       В 2001 году начаты испытания этой системы, рассчитанные на 5 лет. Они позволят уточнить эксплуатационную готовность, проверить надежность и сроки службы элементов системы, а также ее технические и экономические показатели. Общими особенностями для немецкой и японской систем на магнитном подвесе являются отсутствие контактной сети и замена колеса (как опоры и направляющих подвижного состава) магнитным подвесом. Совершен переход от тяги, основанной на сцеплении колесо-рельс, к тяге электромагнитным полем с помощью линейных синхронных двигателей, уложенных вдоль путевого полотна. 
      Казалось бы, благодаря способности развивать высокие скорости (до 500 км/ч при использовании воздушной подушки) и возможности сообщения по кратчайшему расстоянию монорельсовый транспорт является перспективным видом городского, пригородного и промышленного транспорта. Однако, несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, монорельсовый путь сложен в устройстве, трудоемок в постройке и экологически небезопасен. Поэтому возможности его применения ограничиваются из-за большой капиталоемкости сооружения и дороговизны обслуживания. Но, несмотря на огромные затраты, в 2002 г. в Шанхае (Китай) проведены испытания первой коммерческой трассы поездов на магнитном подвесе (рис 1-33). Поезд преодолел 30 км всего за 8 мин, развив скорость 405 км/ч. Опытная эксплуатация первой коммерческой линии в Шанхае поездов на магнитном подвесе была начата в канун 2003 года.  Стоимость проекта оценивается в 1,2 млрд. долларов. Если линия будет работать успешно, то такие поезда в будущем будут использоваться в Китае и на других маршрутах.

Рис. 1-33. Поезд системы Transrapide Шанхае

 
Следует отметить, что в Японии проводятся также работы по созданию поездов  на воздушной подушке. Японские исследователи обратились к этой технологии в ходе совершенствования системы магнитного подвеса. Это объясняется тем обстоятельством, что для создания воздушной подушки требуется в 4 раза меньше энергии. В качестве источника питания предложено использовать солнечные батареи, устанавливаемые на плитах, на которых смонтирован монорельс. Создан 8-метровый опытный образец вагона на воздушной подушке, который успешно прошел испытания со скоростью 50 км/ч. Ведутся работы над созданием новой модели поезда для движения со скоростью 150 км/ч, а в 2003 г. планировалось построить экипаж-прототип, рассчитанный на скорость 500 км/ч.

2.Конструкция первых монорельсов

          Первый монорельс в мире появился в 1820 году в России. Тогда житель села Мячково в Подмосковье Иван Эльманов построил «Дорогу на столбах» -- по верхнему продольному брусу катились вагонетки, которые тянули лошади.Немногим позже, независимо от русского изобретателя, монорельс схожей конструкции был изобретён в Великобритании Генри Робинзоном Пальмером. Он запатентовал своё изобретение 22 ноября 1821 года. В 1824 году в Великобритании был построен первый действующий монорельс. Он использовался на военно-морской верфи исключительно для перевозки грузов.

        Первый пассажирский монорельс в мире был открыт 25 июня 1825 года. Он был устроен по принципу Пальмера.

        После этого в течение примерно полувека ничего нового в области строения монорельса не происходило. Попытки создать работоспособный монорельс, теперь уже на паровой тяге, возобновились в конце XIX века. Известно, что в 1872 году на политехнической выставке в Москве демонстрировался участок монорельсовой дороги конструкции инженера Лярского. В 1876 году паровой монорельс демонстрировался на выставке Centennial Exposition в США. Длина трассы монорельса составляла 170 ярдов (около 150 м).В общем в конце XIX века монорельс был частым гостем на разнообразных выставках. В 1872 году монорельс на кабельной тяге демонстрировался в Лионе, в 1891 году в Сент-Луисе демонстрировался монорельс с вагонами наподобие трамвайных.В то же время создание действующего, работоспособного монорельса оказалось гораздо более сложным делом. В XIX веке было создано огромное количество конструкций монорельса, но большинство из них так и остались на бумаге, а те, которые были реализованы, не отличались долголетием. В 1878 году начал действовать паровой монорельс, соединяющий Брадфорд и Гилмор (Пенсильвания). Его длина составляла 6,4 км. Этот монорельс создавался для перевозок промышленного оборудования, но он также перевозил пассажиров. Брадфордский монорельс закрылся вскоре после случившейся 27 января 1879 года серьёзной катастрофы, когда погиб машинист монорельса и три его пассажира.С развитием электротехники на монорельсах стали использовать электрический привод. Одна из первых электрических монорельсовых дорог, известная как Enos Electric Railway Гринвилей, Нью-Джерси. Как уже было указано выше, несмотря на активные поиски, создать монорельс, способный быть полноценным транспортным средством, в XIX веке так и не удалось. Единственный успешный монорельс той эпохи -- построенный в Ирландии в 1888 году монорельс, соединявший Баллибунион и Листоуэл. Он просуществовал до 1924 года. Однако распространения эта конструкция не получила (более подробно -- см. Монорельс системы Лартига).Первые монорельсы на конной тяге были подвесными. Паровые монорельсы имели своеобразную полуподвесную конструкцию: состав опирался на несущий рельс, стабильность обеспечивалась боковыми направляющими рельсами. Поперечный разрез такого пути напоминал букву «А», где верхняя точка соответствует несущему рельсу, а точки соединения боковых сторон и поперечной перекладины -- направляющим. С появлением электрических монорельсов снова стала использоваться подвесная компоновка.

Однако предлагались и более необычные конструкции. В 1894 году в США была построена монорельсовая железная дорога Boynton Unicycle Railway. На этой дороге поезд опирался на один несущий рельс, сверху же проходил поддерживающий деревянный рельс. Основным недостатком такой дороги было то, что на поворотах из-за инерции («центробежной силы») на поддерживающий рельс действовали высокие силы. В 1967 году планировалось построить разветвлённую линию подвесного монорельса от станции метро «Автозаводская» до станции «Коломенская»; был выпущен опытный вагон, который выставлялся на ВДНХ. Позднее оказалось, что на пути монорельса располагается район Царицыно - бывший посёлок Ленино , ставший районом массовой жилой застройки, и с его пассажиропотоком могло справиться только метро.

3.Виды монорельсов

3.1 Классический монорельс

Предложенная концепция  относительно дешевой, быстрой и  экологически чистой формы общественного  транспорта может стать прекрасным решением в условиях большого города, а также для междугородних  транспортных соединений. Пути, по которым будет двигаться монорельс, могут быть построены над уже существующими дорогами и шоссе, что избавит города от необходимости выделять дополнительную площадь. Еще одним важным преимуществом такой системы общественного транспорта может стать ее малая стоимость: монорельс обойдется городу от трех до пяти раз дешевле, чем высокоскоростной железнодорожный транспорт. Согласно с Globe and Mail, такие монорельсы смогут достигать скорости 250 км/ч; каждый вагон сможет вместить 60-75 пассажиров. При этом движение вагонов обеспечивается за счет 16 электрических двигателей, расположенных внутри колес, что исключает выброс вредных веществ в атмосферу. Актуальность этой идеи кажется еще более очевидной в условиях повышения цен на горючее топливо. Тип двигателей, которые будут применены в этом проекте, уже на данном этапе способны конкурировать с уже существующими моторами.

3.2. Монорельс с боковым рельсом

Более полутора веков  монорельсовые дороги делились на два  типа: подвесные (вагон под балкой) и навесные (вагон на балке). Но вот в 1989 году на "украинской ВДНХ" появилась модель - копия проектной монорельсовой дороги в масштабе 1:5, вагоны по отношению к балке располагались там не сверху, и не снизу, а сбоку.

Автором этой оригинальной системы  был инженер Евгений Иванович Попов, а финансировалась разработка Киевским центром НТТМ "Прогресс".

Собственно, идея боковой подвески давно витала в воздухе и в  прямом и в переносном смысле. Ещё  в шестидесятых годах в промышленности нашли распространение однобалочные мостовые краны, у которых тележка подвешивалась сбоку балки. Тем не менее до Попова никто не предлагал перенести эту схему на пассажирский монорельс.

Боковая подвеска вагона (см. рисунок) дает целый ряд существенных преимуществ:

а) для двухпутного движения можно  использовать одну балку;

б) на значительной части пути балка  может быть выполнена в виде стенки из железобетонных панелей или монолитного  железобетона.

в) благодаря устойчивости вагона при боковой подвеске можно снизить  вес ходовых частей.

Другая особенность системы  Попова - сбалансированная подвеска вагонов на восьми катках, что позволяет выполнять путь в вертикальной плоскости не из кривых балок, а из прямых, составленных под углом.

Поезд монорельса Попова должен был  состоять из десяти двухэтажных вагонов  с общим числом посадочных мест 960. Конструкционная скорость - 120 километров в час. Стоимость строительства по расчетам выходила в 20 раз дешевле, чем у метро, а при цене билета 5 копеек в ценовом масштабе 1989 года срок окупаемости должен был составить около 4 лет.

4.Страны использующие монорельс

Очень широкое  развитие монорельс получил в  Японии, США и Германии, также  Россия начинает строительство монорельсовых  дорог. Япония выбрала монорельс  из-за его компактности так как  он размещается над землёй, тем  самым он занимает места меньше чем расширение дорог а также строительство обходится гораздо дешевле чем если бы строить метро.В США монорельс в основном используется в парках развлечений чтобы из одного конца добраться в другой. Строиться монорельс быстрыми темпами в Германии, в Берлине и Франкфурте крупнейшая сеть монорельсовых дорог в Европе. В Японии первый монорельс появился в 1964 году и до сих пор работоспособный. Эта линия Токио - Ханеда, её длинна: 17,8 км, 10 станций, обслуживает 137 900 пассажиров в день. Работает без перебоев 43 года подряд считается самой загруженной монорельсовой дорогой в мире. Линия соединяет аэропорт Ханеда с железнодорожной станцией Хамамацуко. Проходит через высокоразвитые деловые и жилые районы Токио. В некоторых местах идёт параллельно Синкансену и основным железнодорожным линиям. В основном линия проходит на эстакаде, но есть и несколько подземных участков в районе аэропорта и под каналами (линия проходит через несколько искусственных островов в Токийском заливе). Много опор стоит в воде. Станции также бывают надземными, на уровне земли, встроенными в зданияи подземными (в аэропорте). Составы оборачиваются при помощи стрелок.Последнее продление линии было в 2004 году (добавили 900 метров): была построена новая станция во втором терминале аэропорта Ханеда. В Малайзии монорельс-ОТ действует в Куала-Лумпуре (с 2003 года, 8,6 км). Ещё в нескольких городах этой страны монорельсы-ОТ строятся. В Чунцине (Китай) с 2005 года действует монорельс протяжённостью 13,5 км. Монорельсы также строятся в Сингапуре (планируемая длина -- 2,1 км), Джакарте (27 км), Объединённых Арабских Эмиратах, Тегеране, нескольких городах Китая.

5.Физика монорельсовых дорог

Монорельсы, основанные на магнитном поле

Магнитоплан или Маглев (от англ. magnetic levitation) -- это  поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью движения существует зазор, трение исключается, и единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления. Скорость, достижимая маглев, сравнима со скоростью самолета и позволяет составить конкуренцию воздушным сообщениям на малых (для авиации) расстояниях (до 1000 км). Хотя сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволили ей развернуться в полной мере: для публичного использования технология воплощалась всего несколько раз. В настоящее время, Маглев не может использовать существующую транспортную инфраструктуру, хотя есть проекты с расположением элементов магнитной дороги между рельсов обычной железной дороги или под полотном автотрассы.

6.Общие сведения о поездах на магнитном подвесе

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

1. На сверхпроводящих  магнитах (электродинамическая подвеска, EDS).

Сверхпроводящий магнит - соленоид или электромагнит  с обмоткой из сверхпроводящего материала. Обмотка в состоянии сверхпроводимости обладает нулевым омическим сопротивлением. Если такая обмотка замкнута накоротко, то наведённый в ней электрический ток сохраняется практически сколь угодно долго. Магнитное поле незатухающего тока, циркулирующего по обмотке сверхпроводящего магнита, исключительно стабильно и лишено пульсаций, что важно для ряда приложений в научных исследованиях и технике. Обмотка сверхпроводящего магнита теряет свойство сверхпроводимости при повышении температуры выше критической температуры Тк сверхпроводника, при достижении в обмотке критического тока Iк или критического магнитного поля Нк. Учитывая это, для обмоток сверхпроводящих магнитов. применяют материалы с высокими значениями Тк, Iк и Нк.

2. На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS).

3. На постоянных  магнитах; это новая и потенциально  самая экономичная система.

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых полюсов  магнитов и, наоборот, притягивания разных полюсов. Движение осуществляется линейным двигателем.

Линейный  двигатель - электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую бегущее магнитное поле, а другой выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя.

Сейчас разработано  множество проектов линейных двигателей, но всех их можно разделить на две  категории - двигатели низкого ускорения  и двигатели высокого ускорения.

Двигатели низкого  ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен). Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его. Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, как оружие или пусковые установки космических кораблей. Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков,и в робототехнике. расположенным либо на поезде, либо на пути, либо и там, и там. Серьёзной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава.

По теореме  Ирншоу (S. Earnshaw, иногда пишут Эрншоу), статичные поля, создаваемые одними только электромагнитами и постоянными магнитами, нестабильны, в отличие от полей диамагнетиков.

Диамагнетики - вещества, намагничивающиеся навстречу  направлению действующего на них  внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не имеют магнитного момента. и сверхпроводящих магнитов. Существуют системы стабилизации: датчики постоянно замеряют расстояние от поезда до пути и соответственно ему меняется напряжение на электромагнитах. Наиболее активные разработки маглев ведут Германия и Япония.

7.Советский магнитный монорельс и его потомки

Действующие ныне монорельсовые дороги имеют  в основном электрическую тягу, получая  энергию от контактного провода. Они малошумны и не загрязняют воздушного бассейна. Поезд монорельсовой  дороги, как и поезд метрополитена, может состоять из одного или нескольких вагонов. Максимальная скорость движения на действующих дорогах составляет 70-125 км/ч, провозная способность - до 40 тыс. пасс/ч. Стоимость сооружения монорельсовых дорог примерно в 2 раза ниже стоимости подземного метрополитена. При наличии свободных пространств для установки эстакады они признаются эффективными в качестве средств городского и пригородного транспорта, а также в сильно пересеченной и горной местности.

В восьмидесятых  годах учеными Физико - энергетического института АН Латвийской ССР был создан весьма оригинальный проект монорельса на магнитной подушке для перевозок со скоростью 500 километров в час. Вагон предполагалось создать на базе уже проверенного в эксплуатации фюзеляжа транспортного самолета Ил-18. Длина такого вагона, по проекту вмещавшего 100 пассажиров, составляла 36 метров, ширина 3,5 метра, высота 3, 85 метра, а масса - 40 тонн. Под полом вагона размещались криостаты со сверхпроводящими магнитами, которые соединялись с кузовом через рессорное подвешивание (т.к. при скорости 500 километров в час возмущения от пути невозможно гасить только за счет зазора в магнитной подвеске, принятого равным 22 миллиметра). Преобразователи частоты управлялись бортовым компьютером.

Во время  стоянки и перемещения в депо и на экипировочные участки вагон должен был двигаться на колесах по рельсам с колеей 3 метра, при движении на перегоне колеса убирались. На эти колеса экипаж также должен был "приземляться" при аварии системы магнитной подвески. Была построена экспериментальная модель с вагоном массой 3,2 килограмма. В 90-е годы сведений о продолжении работ по данному проекту не поступало. Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, монорельсовый путь и сложен в устройстве, и трудоемок в постройке. Несущая балка (собственно монорельс) на навесных дорогах изготавливается из монолитного или сборного железобетона, а на всех подвесных - из высокопрочной стали. Этот элемент конструкции должен выдерживать очень большие нагрузки во время разгона и торможения поездов, а также при прохождении поездами криволинейных участков пути. Таковые, в частности, для компенсации центробежных сил, изогнуты в двух плоскостях, что приводит к удорожанию всей постройки. Например, для строительства пути монорельсовой дороги в Диснейленде пришлось заказывать сложную сборную опалубку, состоящую из пятидесяти элементов. Кроме того, монорельсовые дороги сложны в обслуживании пути и подвижного состава, а также требуют подъема пассажиров на эстакаду и спуска с нее. Указанные недостатки привели к тому, что мире на данный момент построено несколько десятков отдельных линий монорельсовых дорог на магнитной подушке протяженностью от сотен метров до нескольких километров главным образом в качестве аттракционов в парках, на выставках и т.п. Вместе с тем монорельсовые дороги могут иметь свою экономически целесообразную сферу применения как полноценный вид городского и междугороднего транспорта.

8.Особенности строения

Несущая балка

Несмотря  на кажущуюся внешнюю простоту, монорельсовый  путь и сложен в устройстве, и  трудоемок в постройке. Несущая балка (собственно монорельс) на навесных дорогах изготавливается из монолитного или сборного железобетона, а на всех подвесных - из высокопрочной стали. Этот элемент конструкции должен выдерживать очень большие нагрузки во время разгона и торможения поездов, а также при прохождения поездами криволинейных участков пути. Таковые, в частности, для компенсации центробежных сил, изогнуты в двух плоскостях, что приводит к удорожанию всей постройки. Например, для строительства пути монорельсовой дороги в Диснейленде пришлось заказывать сложную сборную опалубку, состоящую из пятидесяти элементов. Помимо этого, каждый элемент монорельсовой балки должен быть изготовлен с высокой точностью, иначе поезд будет идти по ней, как телега по булыжной мостовой. Стальная балка дороже, но в условиях отечественного климата железобетон долго не прослужит - частые чередования зимой оттепелей и похолоданий, чего не бывает ни в Западной Европе, ни в Америке, приведут к тому, что поверхность бетонной балки станет выкрашиваться, а замена изношенного участка балки из-за больших размеров и массы - задача достаточно проблематичная. Сложна из-за размеров монорельса и его трудной доступности и дефектоскопия пути, а надежная работа без нее невозможна. Стальной путь нуждается в серьезной защите от коррозии, а также в специальных стыках, которые компенсировали бы его удлинение из-за нагрева летом и укорачивание зимой. Такие необходимые для обеспечения путевого развития элементы, как стрелочные переводы и крестовины, у монорельсовых дорог крайне громоздки, сложны и ненадежны, а без них невозможны ни крупные станции и вокзалы, ни разветвленные сети линий, ни тем более депо.

9.Характеристики

Транспортное  средство общего пользования. Может  обладать высокой скоростью, малой стоимостью и экологической безопасностью.

Балка

     В обычном монорелсе пролет представляет собой массивную железобетонную балку на опорах, причем ширина балки проектируется приблизительно равной ширине самого вагона для обеспечения устойчивости. В данном проекте для сохранения устойчивости применяется маховик, поэтому пролет представляет собой один обычный рельс, по которому движется одноколейный высокоскоростной вагон. Кроме того, маховик может использоваться как накопитель энергии торможения, что позволит снизить суммарные затраты энергии при движении с частыми остановками. Благодаря высокой ровности и жесткости пути на монорельсе легко достижимы скорости движения в 200 км/час и выше.

Рельс представляет собой жесткую конструкцию, состоящую  из обычного рельса и размещенных снизу с провесом двух высокопрочных стальных канатов. Канаты растянуты с помощью домкратов до суммарного усилия в несколько сотен тонн. Рельс спроектирован таким образом, что провесы струны (каната) при пролетах 10-100м. составляют 1-10см. Кстати, можно подобрать такую высоту прокладки, чтобы в случае аварии на одной из опор угол между краем упавшего пролета и землей допускал плавный "перекат" вагона на дорогу.

На один рельс  оптимальное усилие натяжения составит 250 тонн (при расчетной прочности проволоки на разрыв 100 кгс/мм2 их суммарная площадь поперечного сечения составит 25 см2 на один рельс, а масса - около 20 кг/м; если струну выполнить в виде трех канатов, диаметр каждого каната будет около 35 мм).

Для сравнения: канаты современных висячих мостов достигают в поперечнике 1500 мм, а усилия их натяжения - 100 тыс. тонн и более. Усилия натяжения в 250 тс на один рельс обеспечат длину пролета до 100 м, 500 тс - до 1000 м, 1000 тс - до 2000 м.

Пролеты путевой  структуры, превышающие 100 м, должны поддерживаться специальным тросом (размещенным снизу или сверху), т.е. они должны быть выполнены по типу висячих или вантовых мостов. Учитывая малый вес путевой структуры и транспортных модулей, канаты диаметром 10 см из высокопрочной стальной проволоки обеспечат поддержание пролета длиной до 2000 м, 20 см - до 4000 м. Современные композиционные материалы обеспечат максимальную длину пролета в 5000...6000 м.

Таким образом, каждый рельс поддерживается снизу  двумя тросами. В случае обрыва одного из них система сохранить свою работоспособность.

Подобная  конструкция обладает малой массой и низкой трудоемкостью в изготовлении, что позволит значительно снизить  расходы на строительство и эксплуатацию линии.