Троллейбус - что это такое?

Тролле́йбус — безрельсовое механическое транспортное средство (преимущественно пассажирское, хотя встречаются троллейбусы грузовые и специального назначения[1]) контактного типа[1] с электрическим приводом, получающее электрический ток от внешнего источника питания (от центральных электрических станций)[1] через двухпроводную контактную сеть с помощью штангового токоприёмника[2] и сочетающее в себе преимущества трамвая и автобуса[3].
К комбинированному подвижному составу электрического транспорта относятся троллейбусы, дополнительно оснащённые системами автономного хода на аккумуляторах (контактные электробусы), суперконденсаторах[4], двигателях внутреннего сгорания[1] или топливных элементах. Троллейбус, имеющий на борту два тяговых двигателя — электрический и внутреннего сгорания — получающие питание раздельно, и имеющие независимый привод на ведущие колеса, называется дуобусом. Если же тяговым является только электродвигатель, а тепловой двигатель (внутреннего или внешнего сгорания) питает его через тяговый электрогенератор и не имеет прямого привода на ведущие колеса, то такой вид называется теплоэлектробусом[1].
Троллейбусы используются преимущественно в городах, но также существуют междугородные и пригородные троллейбусы. Изначально троллейбусы рассматривались в СССР как пригородный транспорт[5], но позднее ими стали заменять трамваи на участках, где использование последних затруднено — например, в исторических центрах городов с узкими улицами.
Этимология
Слово «троллейбус» заимствовано из англ. trolley bus. Это английское название возникло, по одной из версий, как сочетание американизма trolley («трамвайный вагон» — ср. брит. streetcar, tram)[6] и английского bus («автобус»)[7] — первые троллейбусы воспринимались публикой как «гибрид автобуса и трамвайного вагона» (в ранних публикациях на русском языке троллейбус описывался как «безрельсовый трамвай»)[8]. По другой версии, в этом сочетании слово trolley используется в значении «тележка» и содержит ссылку на токосъёмник в виде катящейся по проводам тележки, использовавшейся в первых троллейбусах[9], что в дальнейшем привело к заимствованию термина «тролле́й».
История
Первый троллейбус был создан в Германии инженером Вернером фон Сименсом, вероятно, под влиянием идеи его брата, проживавшего в Англии доктора Вильгельма Сименса, высказанной 18 мая 1881 года на двадцать втором заседании Королевского научного общества (англ.)русск.[10]. Электросъём осуществлялся восьмиколёсной тележкой (Kontaktwagen), катившейся по двум параллельным контактным проводам. Провода располагались достаточно близко друг от друга, и при сильном ветре нередко перехлёстывались, что приводило к коротким замыканиям. Экспериментальная троллейбусная линия протяжённостью 540 м (591 ярд), открытая компанией Siemens & Halske в предместье Берлина Галензе (Halensee), действовала с 29 апреля по 13 июня 1882[11].
В том же году в США бельгиец Шарль Ван Депуле запатентовал «троллейбусный ролик» — токоприёмник в виде штанги с роликом на конце. Более надёжный штанговый токоприёмник изобрёл и в 1888 году внедрил в трамвайной сети Френк Спрейг (Frank J. Sprague). Но на троллейбус штанговые токоприёмники Спрейга установил лишь в 1909 году Макс Шиманн (Max Schiemann)[1], и его система с многочисленными усовершенствованиями дожила до наших дней[12].
В начале XX века троллейбусы существовали только в качестве вспомогательного варианта для трамвайных путей, без перспективы использования в оживленных городских центрах, работая для «растущего, но разобщенного населения»[13].
В России инженер В. И. Шуберский предложил проект троллейбусной линии Новороссийск — Сухум ещё в 1904—1905 годах[14]. Несмотря на глубокую проработку проекта, он так и не был осуществлён. Первая троллейбусная линия была построена лишь в 1933 году в Москве. Первыми троллейбусами Советского Союза стали машины ЛК-1, названные в честь Лазаря Кагановича.
Двухэтажные троллейбусы были широко распространены во многих европейских городах. В 1938 году в Москве эксплуатировались двухэтажные троллейбусы ЯТБ-3, однако первая же зима выявила их недостатки: снег и наледь снижали управляемость такой тяжёлой машины и вызывали её опасное раскачивание. Кроме того, высота троллейбуса была ограничена высотой существующей контактной сети, рассчитанной на обычные троллейбусы, и низкие потолки создавали неудобства пассажирам. В конце 1939 года выпуск ЯТБ-3 был прекращён, и дальнейших попыток создания двухэтажных троллейбусов не предпринималось, хотя имеющиеся экземпляры продолжали эксплуатироваться вплоть до 1948 года[15].
Троллейбусный поезд в Краснодаре
Для условий СССР, как и в мире, более продуктивным для повышения пассажировместимости оказалось использование прицепов, троллейбусных поездов и особенно сочленённых троллейбусов, появившихся к концу 1950-х — началу 1960-х годов[16]. От троллейбусов с прицепом вскоре отказались в пользу сочленённых троллейбусов. (Правда, в СССР сочленённые троллейбусы выпускались в явно недостаточном количестве, почему достаточно широкое распространение получили троллейбусные поезда, соединяющиеся по системе Владимира Веклича.)
Пик развития троллейбусных перевозок в мире пришёлся на период между мировыми войнами и раннее послевоенное время. Троллейбус воспринимался как альтернатива трамваю, который к тому времени казался устаревшим. Нехватка автомобильного транспорта (в том числе обычных автобусов), равно как и автомобильного топлива, в военное и раннее послевоенное время дополнительно способствовала повышенному интересу к троллейбусу. Эти проблемы утратили свою остроту в 60-е годы, в результате чего эксплуатация троллейбуса начала становиться невыгодной, а троллейбусные сети — закрываться. Как правило, троллейбус сохранился там, где не имелось возможности заменить его автобусами — в основном из-за сложного рельефа, либо там, где стоимость электроэнергии была низка. К началу XXI века в Австралии, Бельгии и Финляндии полностью отказались от троллейбусов, а в Австрии, Германии, Испании, Италии, Канаде, Нидерландах, США, Франции, Японии сохранились лишь единичные троллейбусные системы.
В СССР, тем не менее, троллейбус продолжил своё развитие. По мнению ряда специалистов[кого?], в первую очередь это было связано с острой нехваткой автобусов, их низкой мощностью и малой вместимостью, а также сравнительной дешевизной электроэнергии. Вместе с тем, имеется и ряд чисто технических причин. Механическая часть троллейбуса более проста в сравнении с автобусной, не имеет топливной системы и сложной системы охлаждения, коробки передач, не требует смазки под давлением. Вследствие этого снижается трудоёмкость регламентных работ, отпадает необходимость в ряде технологических жидкостей — моторное масло, антифриз.
Из восточноевропейских государств лишь в Польше количество троллейбусных систем неуклонно сокращалось, с 12 в середине 1970-х годов до трёх к 1990 году. В настоящее время, несмотря на значительные экономические трудности, во многих бывших социалистических странах продолжает эксплуатироваться большинство троллейбусных систем. Сокращение или полная ликвидация троллейбусного движения в ряде городов были вызваны как экономическими, так и чисто субъективными, политическими причинами (в последнем случае троллейбус нередко заменялся трамваем[источник не указан 663 дня] — современный трамвай в таком случае воспринимается как знак принадлежности к Европе). Вместе с тем, за тот же период в России были введены в эксплуатацию четыре новые троллейбусные системы (закрыты 5), на Украине — 2 (и две закрыты), в Чехии — 1, в Словакии — 2.
В конце XX — начале XXI века экологические, экономические и иные проблемы, вызванные массовой автомобилизацией, возродили интерес к городскому электротранспорту и в Западной Европе. Однако большинство европейских стран сделали ставку на трамвай, как более энергоэффективный и более пассажироёмкий.[17] Новых троллейбусных линий строится мало, и перспективы развития троллейбуса как вида транспорта на данный момент остаются неясными.
Дорожная сеть[править | править вики-текст]
Троллейбус, как и автобус, движется по автомобильной дороге с твёрдым покрытием, что позволяет использовать существующую дорожную сеть города практически без переоборудования. Тем не менее, троллейбус требует более качественных доро́г, чем автобус или автомобиль[2]: плохое состояние дорожного покрытия не только ухудшает комфортность езды и ускоряет износ подвесок, но и может вызвать сход штанг с контактных проводов, иногда приводящий к коротким замыканиям и повреждению контактной сети. Так, в России троллейбус должен эксплуатироваться на дорогах категорий Т или П с покрытием капитального типа, соответствующих ГОСТ Р 50597-93
Электропитание[править | править вики-текст]
Тяговая подстанция «Горэлектротранс» в Санкт-Петербурге
Контактная сеть троллейбуса разделена на ряд сегментов, изолированных друг от друга при помощи секционных изоляторов. Каждый сегмент подключается к одной или нескольким тяговым подстанциям посредством подземных или воздушных фидерных линий. Такая схема позволяет избирательно отключить отдельную секцию в случае её повреждения либо для проведения ремонтных работ. В случае неисправности питающих кабелей на секционные изоляторы могут быть установлены перемычки, в результате чего секция будет получать питание от соседней. Однако такой режим работы не является штатным (нерекомендуемый), поскольку может перегрузить питающий фидер.
Тяговые подстанции осуществляют преобразование поступающего из энергосистемы переменного тока (в России — обычно 6-10 кВ — среднее второе напряжение) в постоянный, напряжением 600[20][21] вольт. По техническим нормам падение напряжения в любой точке контактной сети не должно превышать 15 %[20]. В городах, где трамвай сосуществует с троллейбусом, эти виды транспорта, как правило, имеют общее энергохозяйство.
Контактная сеть
Контактная сеть троллейбуса двухпроводная — в отличие от контактной сети трамвая, где в качестве второго провода используются рельсы, — и как следствие, значительно сложнее и тяжелее. Провода разных полюсов расположены на относительно небольшом расстоянии друг от друга, и поэтому должны быть тщательно защищены от сближения. Помимо этого, они должны быть изолированы в местах пересечений и ветвлений линий контактной сети или пересечений с трамвайной линией, что требует устройства стрелок и специальных пересечений с трамвайной или другой троллейбусной линией, и более тщательной регулировки натяжения во избежание захлёстывания проводов при сильном ветре. В связи с этим также затруднено использование в качестве токоприёмника бугеля или пантографа. Двухпроводные сети, рассчитанные на использование пантографов существуют, но они применяются в основном для грузового движения[22]. В троллейбусах используется в основном штанговый токоприёмник. Но в отличие от пантографа штанга более чувствительна к дефектам контактной сети, и хотя сами по себе они редко становятся причиной повреждения токоприёмников, соскочивший с провода токоприёмник может повредить контактную сеть и близко расположенные строения[23]. Также причиной схода штанги может быть слишком малый радиус поворота контактной сети. По строительным нормам угол излома в местах крепления контактного провода к спецчасти не должен превышать 4°[20]. Поэтому при повороте на угол более 10-12° устанавливаются специальные кривые держатели. Кроме того, башмак штангового токосъёмника движется вдоль провода и не может самостоятельно менять направление вместе с троллейбусом. Чтобы машина пошла в нужном направлении, необходимо туда же направить обе её штанги, эту функцию и выполняет троллейбусная стрелка. В городах, где используются трамваи с штанговым токоприёмником, троллейбус и трамвай могут иметь общие для обоих видов транспорта участки контактной сети.
Остановки
Остановки троллейбуса обычно совмещены с автобусными, однако при большом пассажиропотоке они могут быть раздельными или даже многопозиционными (каждая позиция для своего маршрута). В России автобусная и троллейбусная остановка обозначается одним и тем же дорожным знаком[24][25]. То, что на остановке останавливается троллейбус, обычно пишется на щите с расписанием движения и названием остановки («аншлаге»).
Троллейбусные предприятия[править | править вики-текст]
Хранение, ремонт и техническое обслуживание подвижного состава производится в троллейбусных депо (парках). В Российской Федерации традиционно название «троллейбусный парк» применяется в Москве и Санкт-Петербурге, столицах автономных республик (кроме Казани и Уфы), в городах Абакане, Архангельске, Благовещенске, Видном, Воронеже, Рубцовске, Твери, Тюмени, Химках. Предприятия 76 остальных троллейбусных городов именуются «депо». В Белоруссии, напротив, существовавшее повсеместно название «депо» в 2007 году было заменено на «парк». В депо могут быть как открытые стоянки с разветвлённой контактной сетью, так и закрытые боксы. На территории троллейбусных депо размещаются также цеха по обслуживанию и ремонту троллейбусов, гаражи для специальной техники, склады для хранения расходных материалов (шин, контактных вставок, смазочных материалов и т. д.) и инструментария, помещения для окраски, сушки, медпункт, диспетчерский пункт, комнаты отдыха и т. д[20]. Существуют совмещённые трамвайно-троллейбусные или автобусно-троллейбусные депо
Разворотные пункты[править | править вики-текст]
Конечные пункты троллейбусов имеют оборотные кольца. В первых троллейбусных системах на конечных пунктах устраивались треугольники (например в Инстербурге[28]). Обычно есть разветвления контактной сети для возможности отстоя троллейбусов, обгона различных маршрутов. (Современные троллейбусы с системами автономного хода и с дистанционно управляемым подъемом-опусканием токосъемных штанг уже не нуждаются в таком разветвлении.) Иногда обустраиваются пункты контроля технического состояния, диспетчерские пункты. В пунктах контроля технического состояния производится прежде всего проверка сопротивления изоляции, состояния штанг, тормозов и прочих узлов, от которых зависит безопасность движения.
График и расписания[править | править вики-текст]
Движение троллейбусов регламентируется графиком. Основные исходные данные для составления графика — время оборота по маршруту и количество машин на маршруте. Время оборота по маршруту зависит от протяжённости маршрута, частоты расположения остановок, перекрёстков и пешеходных переходов (в том числе и оборудованных светофорами), ограничений скорости на линии, состояния контактной сети, дорог и подвижного состава, затруднённости движения на улицах и других факторов; определяют его опытным путём. В условиях прикрепления водителей (и кондукторов) к машинам необходимо также учитывать предельно допустимую длительность рабочего дня и сроки обедов. Во время оборота включается время (несколько минут) для отдыха водителя. Распределение наличного парка по маршрутам зависит от пассажиропотоков.
На основе общего графика составляются расписания для каждой отдельной машины и иногда для каждой отдельной остановки (столбовое расписание). В графиках для отдельных машин обычно указывают не все остановки, а несколько ключевых пунктов маршрута. В последнее время популярен метод составления графиков, называемый тактовым графиком. Тактовым называют график, в котором интервал является точным делителем часа (обычно 10, 15, 20 или 30 минут, иногда 1 час). Расписание прохождения троллейбуса по любой остановке в таком случае повторяется каждый час и легко запоминается, что повышает привлекательность для постоянных пассажиров даже при редком движении.
Водители троллейбусов несут ответственность за исполнение расписания. Согласно российским правилам технической эксплуатации (ПТЭ) троллейбуса, регулярным считается такое движение, которое выполняется в соответствии с расписанием или отклонением от него:
+2 мин (опоздание) или −1 мин (нагон) на маршрутах, где интервал движения более 3 минут(в Белоруссии +5 и −3 соответственно) ;
±1 мин — на маршрутах с интервалом менее 3 минут[29].
Отслеживают исполнение графика и регулярность движения диспетчеры. В случаях вынужденного прекращения движения на каком-либо участке или сбоев в движении диспетчеры оперативно корректируют график, перераспределяют подвижной состав, обеспечивают выпуск на линию резервных троллейбусов. Чтобы отслеживать соблюдение расписания в некоторых городах используется спутниковый мониторинг транспорта, что даёт возможность использовать электронные табло на остановках, высвечивающие приблизительное время ожидания для машины того или иного маршрута.
Скорость движения[править | править вики-текст]
Обычно в технических характеристиках троллейбусов указывается максимальная конструкционная скорость 60-75 км/ч. В новых троллейбусах можно встретить установленные в контроллере ограничения, не позволяющие двигаться с большей скоростью. Теоретически возможно создание троллейбусных линий, работающих на большей установившейся скорости, но основным ограничением является контактная сеть и токосъёмники. Проблема в том, что штанговый токоприёмник очень чувствителен к дефектам контактной сети и дорожного покрытия. Также вероятность схода токоприёмника увеличивается при отклонении троллейбуса от контактной сети, что очень сильно ограничивает манёвренность троллейбуса на большой скорости. Для достижения большей скорости требуется применять более сложную подвеску контактной сети (в частности цепную) и увеличивать прижимную силу токоприёмника (что приводит к ускоренному износу контактных вставок и контактной сети). Поэтому троллейбусы достаточно редко используются на междугородних линиях — они применяются в основном в городах, где разрешено движение с максимальной скоростью 60 км/ч, и где более ценным является их свойство преодолевать крутые подъёмы до 8-12 %.
Также причиной ограничений скорости троллейбуса являются спецчасти контактной сети. Применяемые в большинстве городов стран СНГ спецчасти имеют следующие ограничения по скорости прохождения[29][30]:
пересечение троллейбусных линий: 20 км/ч;
троллейбусные стрелки: 10 км/ч;
спецчасти разводных мостов: 5 км/ч.
В других странах выпускаются спецчасти, рассчитанные на большую скорость прохождения, но на территории СНГ они применяются достаточно редко.
Способы оплаты проезда[править | править вики-текст]
Билет в троллейбусе Мариуполя
Оплата проезда в троллейбусе принципиально обычно не отличается от оплаты проезда в других видах общественного транспорта: автобусе и трамвае. Оплату за проезд может принимать водитель или кондуктор. В 70-80х годах в СССР билеты продавались в автоматизированных кассах в салоне. Позже билеты продавались водителем, а иногда в киосках на остановках, и пассажир был обязан пробить билет на компостере. Аналогичным образом действует система, в которой вместо билетов используются бесконтактные карты, а вместо компостеров — валидаторы. Большое распространение получили проездные билеты, которые действуют в течение определённого времени (обычно месяц) на неограниченное количество поездок. В некоторых городах действует автоматизированная система контроля проезда. Эта система предполагает установку турникета в салоне, что приводит, с одной стороны, к уменьшению вместимости, увеличению времени простоя на остановках, а с другой — к уменьшению количества безбилетных пассажиров и экономии на зарплате кондуктора. Как один из вариантов решения этой проблемы иногда используется оплата проезда при входе в остановочный павильон — для этого он оборудуется турникетами и специальными ограждениями.
Подвижной состав[править | править вики-текст]
Кроме пассажирских троллейбусов, составляющих основную часть парка, в ведении троллейбусных управлений могут находиться учебные, экскурсионные, служебные, грузовые троллейбусы, машины обслуживания контактной сети, тягачи-эвакуаторы для буксировки неисправных или оказавшихся на обесточенных участках контактной сети троллейбусов.
Грузовой троллейбус (троллейвоз, троллейтрак, или троллейкар) широко использовался на заре развития троллейбусного транспорта: к примеру, довольно успешными были системы грузовых перевозок Макса Шиманна[12]. В России он не нашёл широкого распространения в связи с тем, что стоимость эксплуатации троллейвоза оказалась выше, чем грузовика[31]. В основном, грузовые троллейбусы использовались во время Великой Отечественной войны, когда большинство грузовиков было отправлено на фронт[31]. В большинстве случаев требуется наличие систем автономного хода, обычно на основе дизельных генераторов. На сегодняшний день в большинстве своём сохранившиеся троллейвозы переоборудованы в тягачи для буксировки неисправных троллейбусов или в лаборатории технадзора контактной сети, а иногда даже просто в грузовики[32].
Среди машин для обслуживания контактной сети (троллейбусы специального назначения) можно отметить: передвижные лаборатории технадзора, ремонтные вышки и иногда инеесбиватели[33] для борьбы с обледенением контактного провода. Чаще всего для борьбы с обледенением просто пускают на линию на всю ночь несколько троллейбусов с металлическими вставками вместо графитовых.