Струнный транспорт Юницкого
Струнный транспорт Юницкого (СТЮ) — концепция наземной (а точнее, надземной) транспортной системы, в которой лёгкие вагоны двигаются по рельсам, натянутым между опорами[1]. До настоящего времени не реализована и подвергается критике по многим аспектам[2][3].
Конструкция[править]
Путевая структура[править]
Один из основных компонентов струнной транспортной системы — струнный рельс (рельс-струна), или струнная балка (балка-струна), или струнная ферма (ферма-струна) особой конструкции. На конструкции рельсов, их креплений, технологию строительства и монтажа автором получены российские и зарубежные патенты (более 50). Рельс (балка, ферма), как правило, представляет собой пустотелый стальной (в перспективе — композитный) короб, внутри которого размещён пакет натянутых проволок-струн (или лент, нитей, прутьев и других протяжённых силовых элементов). Внутреннее пространство короба, не занятое струнами, заполняется минеральными или полимерными композициями. Усилие натяжения струн составляет от 10 до 1 500 тонн в зависимости от класса грузоподъёмности линии, длины пролётов, расчётных скоростных режимов движения и типа системы (навесная или подвесная).
Расстояние между основными (анкерными) опорами должно составлять от 1 до 5 км (по длине высокопрочной стальной проволоки, используемой для струн); расстояние между промежуточными поддерживающими опорами-стойками — от 25 до 100 м и более. Через 10−20 м и более струнные рельсы могут быть соединены поперечными перемычками для обеспечения постоянства колеи (для бирельсовых вариантов СТЮ, так как возможны и монорельсовые варианты как навесного, так и подвесного типов). За счёт использования двухребордных (двухгребневых) колёс подвижного состава и дополнительных удерживающих боковых роликов изменения колеи не являются критичными. Температурные изменения по длине рельса компенсируются избыточным предварительным натяжением струн (частично — предварительным натяжением корпуса рельса); продольных температурных деформаций при этом не возникает (возникают только поперечные перемещения, в пределах 1−3 мм в середине пролёта, что не критично).
При движении транспортного средства (рельсового автомобиля) на пролёте длиной 30 м вертикальный прогиб рельсов не превышает 30 мм для низкоскоростного СТЮ (расчётная относительная деформативность — не более 1/1000, как и у капитальных мостов) и 6 мм — для высокоскоростного СТЮ (расчётная относительная деформативность — не более 1/5000, что выше требований, предъявляемым к эстакадам для высокоскоростных железных дорог). Горизонтальный боковой прогиб рельсов при воздействии на путевую структуру и транспортное средство ураганного бокового ветра не превышает 2—3 мм на пролёте 30 м.
Строительное провисание струны в навесном СТЮ «зашито» внутри полости рельса (то есть головка рельса и струна в нём не являются параллельными друг другу). В подвесном же СТЮ головка рельса параллельна струне, то есть размещена с провисом на каждом пролёте, поэтому на каждой опоре подвесной рельс-струна размещён на специальном ложементе радиусом 100 м и более, в зависимости от расчётной скорости движения. Провисание струнного рельса между опорами в городском подвесном СТЮ используется для начального разгона подвижного состава на начальном участке пути между соседними остановками и, наоборот, для торможения — на конечном, что позволяет, в том числе, значительно снизить расход электрической энергии (до 3−5 раз). Для этого расстояние между опорами целесообразнее делать равными расстоянию между соседними остановками (500—1000 м), совмещая пассажирские станции «второго уровня» с анкерными опорами такой городской трассы.
Стоимость прокладки пути двухпутной системы по оценкам разработчика (в зависимости от типа и класса системы и скорости передвижения) в условиях равнинной местности составит 0,7−3,5 млн $/км (в условиях городской застройки — на 20−30 % выше); полная стоимость СТЮ, с учётом стоимости подвижного состава и инфраструктуры — 0,9−6 млн $/км. Себестоимость перевозок, что является основной комплексной технико-экономической характеристикой любого вида транспорта, в этой системе «второго уровня» составит: 1 т груза — 0,5−0,7 $/100 км, одного пассажира — 0,7−1,2 $/100 км (всё в долларах по курсу и состоянию на начало 2013 года).
Подвижной состав[править]
В качестве подвижного состава планируется использовать пассажирские (юнибусы), грузовые (юникары) и грузо-пассажирские рельсовые автомобили специальной конструкции, передвигающиеся (в разных вариантах системы) сверху или снизу по рельсам-струнам со скоростями в диапазоне от 50 до 500 км/ч, а в городе — до 150 км/ч. Рельсовые автомобили, при необходимости, могут собираться в поезда, где они будут связаны друг с другом механически либо электронной сцепкой (расстояние между отдельными рельсовыми автомобилями в таком поезде составит 100 м и более). Предельная скорость движения зависит от динамической жёсткости (обусловленной натяжением струны и изгибной жёсткостью рельса-струны) и строительной ровности головки рельса-струны на пролёте, а также от мощности двигателя и аэродинамических качеств корпуса рельсового автомобиля, которые подбираются под конкретную транспортную задачу из разработанных, апробированных и сертифицированных элементов, узлов и агрегатов.
Возможны следующие варианты привода в рельсовых автомобилях:
- двигатель внутреннего сгорания с приводом на колесо;
- электродвигатель с приводом на колесо;
- двигатель любого типа с приводом на воздушный винт;
- мотор-колесо;
- линейный электродвигатель;
- газовая турбина;
- тяговый канат.
На сегодня разработано несколько десятков вариантов навесных и подвесных рельсовых автомобилей: пассажирских — вместимостью от 5 до 500 пассажиров и развиваемой скоростью от 50 до 450 км/ч, грузовых — грузоподъёмностью от 1 т до 10 000 т. Планируемая мощность электропривода — от 5 до 500 кВт и более. В юнибусах предусмотрено два режима торможения: служебное (ускорение до 1 м/c²[4], тормозной путь со скорости 300 км/ч — около 3,5 км) и экстренное (соответственно, 3,5 м/с²[5] и 0,9 км). Стоимость десятиместного скоростного пассажирского юнибуса ориентировочно составит в серийном производстве около 50 тыс. $, а низкоскоростного грузового юникара грузоподъемностью 10 т — около 5 тыс. $.
Варианты и типы системы[править]
На сегодняшний день спроектированы два основных типа системы:
- навесной, в котором рельсовые автомобили поставлены сверху на рельсы-струны (два рельса-струны, или балки-струны, или фермы-струны на один путь, натянутых с общим усилием 50−1500 т и более; расстояние между анкерами 1−5 км и более, между промежуточными опорами — 30−50 м и более (до 2 км при поддержке пути с помощью канатов и вант); скорость движения — до 500 км/ч;
- подвесной, в котором рельсовые автомобили подвешены снизу к рельсам-струнам (один или два рельса-струны на один путь, натянутые с общим усилием 10−300 т и более; расстояние между анкерами 1−3 км и более; скорость движения — до 150 км/ч).
Также разработаны несколько вариантов (классов) системы струнного транспорта, в зависимости от грузоподъёмности и пассажировместимости рельсовых автомобилей:
- сверхлёгкий — до 3 человек или до 0,5 т груза;
- лёгкий — до 10 человек или до 2,5 т груза;
- средний — до 25 человек или до 5 т груза;
- тяжёлый — до 50 человек или до 10 т груза.
- сверхтяжёлый — до 500 человек или до 10 000 т груза.
Заявленная провозная способность: от 10 000 пасс./сут. и 10 000 т/сут. — для сверхлёгкого, до 2 млн пасс./сут. и 2 млн т/сут. — для сверхтяжёлого. Провозная способность сверхтяжёлого СТЮ схожа с провозной способностью электропоезда и метрополитена.
Преимущества и недостатки[править]
- Преимущества
К основным преимуществам системы относятся:
- Низкая материалоёмкость и стоимость всей транспортной инфраструктуры (в сравнении с другими конкурирующими транспортными системами «второго уровня», имеющими ту же производительность, — в 5−10 раз и более).
- Отсутствие колоссальных топливных затрат на уборку снега и наледи для холодных стран, таких как Россия, Канада, Беларусь, Украина, Финляндия, Эстония и другие.
- Долговечность пути и подвижного состава (соответственно, не менее 50 лет и 25 лет; для сравнения, асфальтные дороги в России требуют восстановления каждую весну).
- В городах возможность занятия второго яруса над существующими автомобильными дорогами и, как следствие, уменьшение пробок, вплоть до полного их исчезновения.
- На природе свободное передвижение диких и домашних животных.
- Автомобильные и железные дороги, сельскохозяйственная техника, грунтовые и поверхностные (в том числе паводковые) воды не перекрываются.
- Низкие потери на трение (нет потерь на неровности дороги и трение в шинах) и, как следствие, низкое энергопотребление при эксплуатации (в переводе на топливо: городские перевозки подвесным СТЮ — 0,2−0,3 л/100 пасс.-км, междугородные высокоскоростные перевозки при скорости 350 км/ч — 0,5−0,6 л/100 пасс.-км).
- Низкий процент изъятия земель под трассу (в 50-100 раз меньше в сравнении с насыпями железных и автомобильных дорог).
- Высокая экологичность системы (выбросы вредных веществ менее 0,1 г/пасс.-км).
- Возможность полной автоматизации, отказ от водителей и вагоновожатых.
- Резкое снижение аварийности и смертности за счёт использования компьютеризированной системы управления и исключения человеческого фактора.
- Безопасность высокоскоростного движения (благодаря «второму» уровню размещения и наличию противосходной системы), в том числе при терактах (например, падение одной или нескольких поддерживающих опор, скрепленных с рельсом-струной через специальный отстегивающийся механизм, не приведет к обрушению пролёта и к обрыву струнного рельса, а вызовет лишь дополнительную вертикальную деформацию пути).
- Отсутствие значительных шумовых, вибрационных или электромагнитных воздействий на окружающую среду.
- Недостатки
- Отсутствие работающих промышленных участков системы и сертифицированных опытно-демонстрационных трасс.
- Нет описания возможности перевозки опасных по своим размерам, пылящих/горячих и опасных грузов.
- Не описаны конструкции стрелок (отсутствие «заклинивания» в нейтральном положении и др.).
- Не разработаны системы охраны и информационной защиты (видеонаблюдение на станциях и ПС, электронные журналы поездок, обнаружение забытых вещей и др.).
- Не описаны ремни и подушки безопасности.
- Нет возможности использовать существующие пути (железнодорожные, автомобильные, общего пользования и др.).
- Не описаны риски совершения террористических атак на открытые трассы.
Критика системы[править]
Часто СТЮ критикуют по следующим пунктам[2]:
- Название «струнный» транспорт не совсем корректно, так как фактически ПС движется по рельсам, а струны лишь усиливают прочность конструкции (как, впрочем и «железная» дорога — также некорректное название, так как поезд движется не по железным, а по стальным рельсам);
- СТЮ фактически представляет собой железнодорожный путь, подвешенный или располагающийся на предварительно напряжённой (растянутой) конструкции;
- Движение ПС по СТЮ должно быть постоянным и непрерывным с интервалами движения для пассажирских модулей в 1000 м, а для грузовых — 50 м (в виде протяжённого эшелона с электронной сцепкой) — примерно как движение автомобилей на автомобильной дороге;
- В случае аварии доступ к аварийному ПС проблематичен из-за высоты расположения СТЮ. Это же является препятствием для безопасной эвакуации пассажиров (этот недостаток присущ также любому другому виду транспорта эстакадного исполнения — монорельс, поезд на магнитной подушке и др.);
- При обрыве струнного армирования (как и в традиционных мостах и в транспортных эстакадах) высока вероятность травмирования пассажиров и порчи груза из-за потери контакта с рельсом всеми движущими колёсами;
- Ремонт пути (как и в любой другой транспортной эстакаде) осложнён высотой расположения СТЮ;
- Так как непосредственно под СТЮ можно вести ограниченную хозяйственную деятельность, то объём выделяемых земель будет сравним с железнодорожным (хотя при железнодорожном строительстве почва под насыпью не только изымается, но и уничтожается и на ней больше ничего не произрастает);
- Для перевозки одинакового количества груза СТЮ требуется большее число модулей, чем железнодорожных вагонов (как, впрочем, и большее количество автомобилей при автомобильных перевозках).
История проекта[править]
Идею струнного транспорта выдвинул в 1977 году А. Э. Юницкий при совершенствовании эстакады для неракетной космической транспортной системы — общепланетного транспортного средства.
Экспериментальная реализации струнного транспорта началась в 2001 году, когда был построен опытный участок грузовой транспортной системы СТЮ в городе Озёры Московской области. Проект полигона и технологию его возведения разработал А. Э. Юницкий, генеральный директор и генеральный конструктор ОАО «Научно-производственный комплекс Юницкого». Работы по проектированию полигона и его строительству финансировались предпринимателем Д. В. Терёхиным и губернатором Красноярского края А. И. Лебедем из личного губернаторского фонда. Был построен испытательный стенд, как часть будущего полномасштабного полигона СТЮ. Действующий стенд с лабораторно-испытательным комплексом в виде переоборудованного грузового автомобиля ЗИЛ-131 массой до 15 т (в качестве имитатора пассажирского юнибуса и грузового юникара) демонстрировался Правительству Российской Федерации. Испытательный стенд на данный момент является недействующим[6]: в 2009 г., через неделю после Госсовета России по инновациям на транспорте, он был полностью уничтожен (демонтирован и увезён в неизвестном направлении) неустановленными лицами. В Российской Федерации в ноябре 2008 г. по решению Комитета транспорта Государственной Думы Федерального Собрания струнный транспорт Юницкого был рекомендован к скорейшему внедрению в экономику страны[7]. Вопрос интеграции струнного транспорта в экономику России 23 ноября 2009 г. рассматривался на Комиссии Совета Федерации по естественным монополиям под руководством Н. И. Рыжкова с точки зрения решения транспортных проблем России, как в мегаполисах, так и в труднодоступных регионах Сибири и Дальнего Востока. В ноябре 2009 г. на заседании Президиума Госсовета России, посвящённом инновациям на транспорте, была получена поддержка Президента России Д. А. Медведева. Однако, несмотря на всё это, в Российской Федерации разработчик так и не смог найти возможность финансирования рабочих проектов.
В разное время планировалось строительство СТЮ в нескольких городах России, в Объединённых Арабских Эмиратах, Китае, Южной Корее, Саудовской Аравии, Канаде, Вьетнаме и др. странах, но из-за отсутствия финансирования это строительство откладывалось на неопределённое время, так как разработчик не имеет возможностей финансировать строительство адресных инфраструктурных проектов. В 2008 г. первую струнную дорогу планировалось построить в Хабаровске[8]. Однако специалисты МИИТ не рекомендовали проект СТЮ в Хабаровске для реализации[9].
В 2003—2009 годах было предложено[6] несколько десятков различных проектов строительства СТЮ в России (трассы в Амурской области, Ставрополе, Хабаровске, Ханты-Мансийске, Сочи, Калининграде, Санкт-Петербурге, Москве, «Нижний Новгород — Москва», «Санкт-Петербург — Москва», «Санкт-Петербург — Калининград», «Сургут — Ханты-Мансийск» и др.), ОАЭ, КНР, Саудовской Аравии, Индонезии, Австралии и др. странах.
В рамках прошедшего 24 ноября 2009 года заседания Президиума Государственного Совета РФ в Ульяновске Губернатор Ульяновской области С. Морозов сделал следующее заявление:
|
В 2014 году разработана программа развития группы компаний RSW-systems на ближайшие 3 года. Программа разбита на 15 этапов.[11] Начато народное акционирование инновации по Британскому праву на выгодных для инвестора условиях.[12]
22 июня 2015 года между Пуховичским районным исполнительным комитетом Минской области Республики Беларусь и ЗАО «Струнные технологии» (г. Минск) заключён договор аренды земельного участка № 1594. Согласно договору, арендатор (ЗАО «Струнные технологии») принимает земельный участок для строительства производственного объекта по созданию ЭкоТехноПарка коммуникационных систем и развития делового туризма в рамках организации экскурсий и посещения ЭкоТехноПарка представителями заказчиков и инвесторами. Общая площадь земельного участка составляет 35,8602 га. Договор прошёл государственную регистрацию 29 июня 2015 года в Едином государственном реестре недвижимого имущества, прав на него и сделок с ним (Государственный комитет по имуществу Республики Беларусь, РУП «Минское областное агентство по государственной регистрации и земельному кадастру», Марьиногорское бюро). Работа по возведению первого километрового отрезка городской-высокоскоростной трассы SkyWay вплотную приблизилась к своему завершению. На территорию ЭкоТехноПарка поступили первые фермы рельсо-струнной эстакады SkyWay. В самое ближайшее время планируется начало их установки в рабочее положение.
Параллельно с этим продолжаются отделочные работы на транспортно-логистическом узле, совмещённом с концевой анкерной опорой, ведётся строительство опор грузовой трассы, осуществляется монтаж струнных рельсов первой очереди лёгкой городской трассы SkyWay, которая будет введена в эксплуатацию раньше всех остальных и на которой будут проведены ходовые испытания подвижного состава (14-местного подвесного юнибуса и юнибайка), представленного на ряде международных выставок.
Гранты ООН[править]
Проект получил в 1998 году грант от ООН на выполнение работ по проекту № FS-RUS-98-S01 «Устойчивое развитие населённых пунктов и улучшение их коммуникационной инфраструктуры с использованием струнной транспортной системы»[13]. Руководитель проекта — академик А. Э. Юницкий, на тот момент времени — президент Регионального общественного фонда содействию развитию линейной транспортной системы, созданного в г. Москве для реализации струнных технологий. В 1999 году ООН-Хабитат совместно с ЮНИДО (организацией Объединённых Наций по промышленному развитию) планировали выделить 30 млн долларов США для финансирования проекта, однако деньги в Россию так и не поступили, так как эти работы были заблокированы Министерством науки Российской Федерации.
В 2004 году А. Э. Юницкий получил второй грант ООН по проекту № FS-RUS-02-S03 «Обеспечение устойчивого развития населённых пунктов и защита городской окружающей среды с использованием струнной транспортной системы». Проект по этому гранту прошёл международную экспертизу и СТЮ был рекомендован к реализации на международном рынке транспортной индустрии.[14]
См. также[править]
- Лёгкое метро
- Фермобиль
- Транспортная система Aerobus
- Персональный автоматический транспорт
- Устойчивый транспорт
- H-Bahn
- Транспортная система Шумовского «СТ*РАУС»
Источники[править]
- ↑ Станислав Зигуненко Бегущие по проводам: По опорам ЛЭП помчатся грузовики (рус.). Популярная механика (Декабрь 2002). Проверено 16 февраля 2015.
- ↑ 2,0 2,1 Немного о «струнном транспорте» Юницкого — ЖЖ Дмитрия Верхотурова, 2007
- ↑ Константин Болотов В чём главный недостаток Струнного Транспорта Юницкого? (рус.). Мембрана (2002-07-29). Проверено 16 февраля 2015.
- ↑ Ниже, чем максимальное ускорение при торможении (-2,5 м/с²) в стандарте APM standard part 2 ASCE 21-98
- ↑ Ниже, чем ускорение при экстренном торможении (-3,5 м/с²) в стандарте APM standard part 2 ASCE 21-98
- ↑ 6,0 6,1 Биография на Официальном сайте разработчика А. Э. Юницкого
- ↑ Заключение на инновационную транспортную технологию «Струнный транспорт Юницкого» РАН ИПТ им. Соломенко. Текст статьи от 5 октября 2009 года.
- ↑ Б. Сиротин. Струна-конкурент // «Гудок» от 20.12.2006.
- ↑ Экспертное заключение МИИТ по проекту СТЮ в Хабаровске (вместе с апологией Юницкого).
- ↑ Стенографический отчёт о заседании президиума Государственного совета по вопросу инновационного развития транспортного комплекса. Kremlin.ru (24 ноября 2009). Архивировано из первоисточника 21 февраля 2012. Проверено 14 августа 2010.
- ↑ Программа развития группы компаний RSW-systems. RSW-systems (5 марта 2014 г.).
- ↑ Видеообращение А.Э. Юницкого - генерального директора, генерального конструктора RSW systems (25 февраля 2014 г.).
- ↑ Юницкий, Итоговый отчет по проекту Центра ООН по населенным пунктам (Хабитат) FS-RUS-98-S01. (грант ООН 1998 года)
- ↑ Юницкий, Заключительный отчет по проекту Программы ООН по населенным пунктам FS-RUS-02-S03. (грант ООН 2002 года)
Ссылки[править]
- Сайт разработчика СТЮ Юницкого А. Э.
- Струнный транспорт Юницкого (СТЮ) — инновационный проект на сайте «Инновационное бюро Эксперт»
- Алексей Мадуев. Струнный транспорт избавит от дорожных проблем и сделает фантастику реальностью
- Журнал Популярная механика
- ЗАО Струнные технологии