Четырехкратное увеличение пропускной способности железных дорог

Сценарии ужасов изобилуют сюжетами о столпотворении на европейских автомагистралях. Как ожидается, единый рынок, в котором в 1995 г. было уже 15 стран-участниц, приведет к 2010 г. к удвоению транспортных перевозок через границы. Падение «железного занавеса» добавило к вечно перегруженному транспортному потоку линию Восток—Запад. Для водителей грузовиков перевозки в этом направлении стали кошмаром. Они регулярно проводят по многу часов, а иногда целые дни, ожидая прохождения таможни между Польшей и Германией. Строительство дорог стоит недешево, продвигается медленно и встречает понятное сопротивление, особенно на перенаселенном Западе.

Решит ли рельсовый транспорт проблему? Для планирования и постройки новых путей потребуется 15 лет, причем стоимость строительства, включая затраты на охрану окружающей среды, ужасающе высока, а их пропускная способность обычно в 2 раза ниже, чем у четырехполосной автострады.

Можно ли осуществить революционный перелом в пропускной способности железных дорог? Профессор Рольф Краке из Ганновер-ского университета утверждает, что можно. В 1990 г. он руководил разработкой концепции под названием «умная железная дорога» (Краке, 1990), а сейчас развивает свои идеи в новом крупном исследовании по заказу частной германской железнодорожной компании «Бан АГ».

Основное предложение Краке — безопасное увеличение частоты движения поездов на линиях и повышение грузоподъемности товарных составов. Сегодня движущиеся поезда разделяет расстояние примерно в 3 км. В зависимости от скорости и системы сигнализации для полной остановки после первого сигнала об опасности требуется 3—5 км. Краке и его команда предложили новую электронную систему управления для уменьшения безопасной дистанции. На рис. 12 показан теоретический потенциал повышения пропускной способности железнодорожных путей применительно ко всему диапазону скоростей.

Пропускная способность зависит не только от путей, проложенных в открытой сельской местности. Узловые станции также необходимо не расширять, а улучшать. Между прочим, сортировочные станции, сделанные по технологии XIX в., слишком велики и прискорбным образом отстали от жизни с точки зрения как землепользования, так и технического прогресса. Современные маневровые операции производятся при помощи горизонтального перемещения через платформу одних только контейнеров, а не всех железнодорожных вагонов. Из одного состава в другой или в большой склад можно перегрузить одновременно 20 и более контейнеров. Используя передовые методы, весь товарный состав можно переформировать всего лишь за 15 минут.

3.6. Пендолино и Кибертран: гибкие варианты для скорых поездов

Как отмечалось в предыдущем разделе, с учетом расхода ресурсов на пассажиро-километр или тонно-километр железная дорога обычно предпочтительнее автомобильного и воздушного транспорта. Более того, пассажиры поезда могут получить удовольствие от удобного места, вздремнуть или приятно пообедать в ресторане — этих удобств человек лишен, когда едет в своем автомобиле. Недостаток поездов в отличие от автомобилей — отсутствие гибкости при местных перевозках. Нижний предел, где поезда способны конкурировать с отдельными машинами, находится в интервале от 50 до 100 км. Верхняя граница конкурентоспособности поездов по сравнению с самолетами составляет около 400 км. Это расстояние может увеличиться для скоростных поездов. Поэтому современные скорые поезда — французский экспресс TGV, японский «Шинкансен» и немецкий между-городний экспресс ICE — стали излюбленным средством передвижения людей, совершающих деловые и частные поездки на расстояния до 800 км. Германия планирует построить «Трансрапид» — поезд на магнитной подвеске, предназначенный для «полета» со скоростью 500 км в час.

Беда в том, что Трансрапид стоит очень дорого и, конечно, при такой высокой скорости будет создавать ужасный шум. Экологи вовсе не убеждены, что с точки зрения воздействия на окружающую среду Трансрапид лучше, чем автомобильный или воздушный транспорт. Их оценка TGV или ICE не намного благоприятнее, поскольку эти традиционные скорые поезда двигаются только по прямолинейным путям, которые варварски врезаются в ландшафт и опять-таки очень дороги.

К счастью, для быстрых поездов имеется лучшее решение. Оно изобретено итальянскими инженерами и называется «Пендолино». На криволинейных участках пути поезд будет наклоняться таким образом, что сможет сохранять свою высокую скорость. Типичная скорость составит порядка 150 км в час. Капиталовложения будут намного меньшими, чем в случае TGV или ICE, не говоря уже о Трансрапиде; и в то же время почти вдвое увеличится конкурентоспособность железной дороги. Отрадно, что несколько европейских железных дорог, включая приватизированную «Джерман бан АГ», делают крупные капиталовложения в технологию «Пендолино», которая, как мы полагаем, легко удовлетворяет критерию «фактор четыре» по сравнению с пассажирскими автомобилями или воздушным транспортом.

Кибертран

Если уж конструировать совершенно новую систему, то она должна использовать ресурсы гораздо эффективнее, чем существующие. Одним из таких новшеств является изобретение, сделанное в США. Группа «Передовые транспортные системы» в Национальной технической лаборатории (Айдахо) разработала прототип транспортной системы, потребляющей в 10 раз меньше топлива на человека, чем в автомобилях или воздушных лайнерах. Постройка одного километра ее также стоит в 5, а может быть, и в 10 раз меньше, чем одного километра шоссе или железной дороги. Путешествие на таком транспорте обошлось бы пассажиру значительно дешевле, чем на автобусе, самолете, поезде или легковом автомобиле. Называется это замечательное новшество «Кибертран» (Дериан и Плам, 1993). Модель показана на фото 10 на вкладке.

Кибертран — это управляемое компьютером (т. е. не имеющее машиниста) сверхлегкое железнодорожное транспортное средство с небольшим количеством пассажирских мест. Каждый вагон весит 4,5 тонны (одна десятая веса обычных вагонов), включая всех 14 пассажиров (при более плотном размещении можно усадить до 32 пассажиров). Кибертран приводится в движение двумя электродвигателями мощностью по 75 кВт при скорости до 240 километров в час по надземной направляющей дороге на опорах. Его стальные колеса опираются на две простые стальные трубы, приваренные к горизонтальной стальной плите; трение на малом участке контакта достаточно велико, чтобы преодолевать крутые подъемы. Надземная направляющая колея настолько узка, что ее можно провести над центром существующей дороги. При установке пути с нуля не требуется строить дороги для обеспечения подъезда к строительству.

Самое интересное, пожалуй, что Кибертран представляет собой транспортную систему, работающую по требованию. Это означает, что поезд пойдет только тогда, когда этого пожелает пассажир (как в автомобилях и лифтах), и идет, насколько это возможно, непосредственно к месту назначения путешествующего пассажира. В отличие от этой системы, все традиционные системы массовых пассажирских перевозок работают по расписанию или периодически. Независимо от того, велика или мала загруженность Кибертрана пассажирами, используется столько поездов, сколько требуется. В периоды малой загруженности свободные поезда распределяются по железной дороге (например, через каждый километр) и готовы обслужить потенциальных пассажиров. Таким образом, по сравнению с автобусами или самолетами, которые перевозят пассажиров периодически или по расписанию и работают и при низкой загрузке, Кибертран в 10 с липшим раз экономичнее по затратам энергии и при этом не ухудшает качество обслуживания. Кроме того, он экономичнее, чем автобус, делающий остановки по требованию, поскольку не нуждается в услугах операторов.

Благодаря скромным размерам и весу отдельного вагона на Кибертран уходит значительно меньше капитальных затрат и энергопотребления на человека. В новой железнодорожной системе обычно 70-80% капитальных затрат идет на инфраструктуру — строительство дорожного полотна, мостов, прокладку путей и монтаж силовых линий. Эти затраты столь велики потому, что дорожные сооружения должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать железнодорожные вагоны, весящие 45 тонн. Уменьшение веса вагона на 90% сокращает инфраструктурные затраты на строительство системы «Кибертрана» более чем в 10 раз. Например, проектная стоимость в два миллиона долларов на постройку одной мили «Кибертрана» примерно на 87% меньше, чем затраты на новую скоростную железную дорогу. К тому же, капитальные затраты на милю для Кибертрана в 5 раз меньше, чем средние затраты в 10 миллионов долларов на строительство одной мили автомобильной шоссейной дороги.

Легкая конструкция Кибертрана делает его также более энергоэффективным по сравнению с другими видами транспорта. В расчете на один пассажиро-километр, он расходует 10% топлива, необходимого автомобилю с одним пассажиром, и 7% топлива, необходимого для заполненного на 60% «Боинга-737» (средняя загрузка для авиакомпаний США). Кибертран использует также намного меньше топлива, чем стандартный скоростной рельсовый транспорт, такой, как TGV во Франции. Действительно, TGV расходует больше энергии на пассажира, чем Кибертран, за исключением тех случаев, когда TGV перевозит 500 пассажиров, т.е. при полной загрузке.

Высокая энергоэффективность и низкая стоимость Кибертрана обеспечиваются не за счет удобства или качества услуг. Для расстояний от 150 до 500 километров он столь же быстр, как и самолеты, если учесть время, необходимое для того, чтобы добраться до аэропорта, сесть в самолет и т. д., и в 3—5 раз быстрее легковых автомобилей при том же расстоянии. И, в отличие от этих видов транспорта, Кибертран может работать в плохую погоду.

Создатели Кибертрана полагают, что в ближайшее время оптимальная ниша для их новшества — это междугородное сообщение на расстояния от 150 до 800 километров. Как уже говорилось выше, использование Кибертрана для такой дальности путешествия при-влекательно, поскольку он был бы столь же быстр, как и самолеты, и быстрее, чем автомобили, при гораздо меньших затратах на охрану окружающей среды и меньших издержках. Однако Национальная техническая лаборатория в Айдахо ожидает, что Кибертран будет также более экономичен и эффективен, чем большинство систем городского рельсового транспорта. Есть лишь два исключения — интенсивно используемый метрополитен и скоростной рельсовый транспорт, постоянно работающий с высокой степенью загруженности. В качестве примера можно привести большую часть лондонского метро и французский экспресс TGV.

Остается гадать, кто первым воспользуется этим наиболее эффективным и экономически выгодным новшеством. Город Бойсе (Айдахо) уже рассматривает возможность введения экспериментальной системы.

Наземное метро Куритибы

Куритиба — столица штата Парана в южной части Бразилии, в 200 км от Сан-Паулу. Его население за последнюю четверть века выросло более чем втрое и составляет 1,6 миллиона жителей, что делает Куритибу самым быстрорастущим городом страны. Несмотря на феноменальные темпы роста, это один из самых удобных для жилья городов в Бразилии, а быть может, и на всем континенте.

В основе успеха Куритибы лежит генеральный план развития города (1964), главным образом — транспорта и землепользования. Город структурно ориентирован вдоль двух осей, задающих направления строительства коммерческих объектов и жилых домов. Каждая ось образуется тремя параллельными дорогами. Центральная предназначена для транспорта, осуществляющего массовые перевозки пассажиров, тогда как обе внешние дороги обеспечивают одностороннее движение всех прочих транспортных средств. Прежде чем план был утвержден, город приобрел большие участки земли вдоль этих осей и построил там жилье для малоимущих, обеспечив им связь с центральными районами. С 1964 г. к первоначальному плану добавлено еще три оси.

Комплексное планирование лежит в основе развития города с момента принятия генерального плана. Жители Куритибы добились больших успехов в инновационных подходах к сбору мусора, улучшению благоустройства, к работе транспорта и даже к борьбе с наводнениями.

Одной из ключевых составляющих успеха стала система пассажирских перевозок, впервые введенная бывшим мэром (теперь губернатором провинции) Джеймом Лернером. В 1971 г. ставший мэром города Лернер собрал специальную группу, главным образом из коллег-архитекторов, с целью принципиального пересмотра потребностей и возможностей города — автомобиль быстро становился доминирующим видом транспорта. Лернер осознал, что эта тенденция ограничивает доступность отдельных районов города для многих жителей, и принял решительные меры, направленные на борьбу с господством автомобиля. Строительство метро было не по карману, поэтому Лернер разработал альтернативную систему в надежде, что она сможет работать столь же эффективно, но при капитальных затратах в 500 раз меньших.

Лернер внедрил сеть автобусов, движущихся по направленным вдоль основных осей маршрутам общественного транспорта, а также доставляющих людей из других районов. С самого начала спрос на эту сеть стремительно пошел вверх, и система претерпела целый ряд коренных изменений для перевозки возросшего потока пассажиров — от 50 тысяч в день в 1974 г. до 800 тысяч в 1994 г. Усовершенствования повысили пропускную способность системы более чем в 4 раза по сравнению с традиционными схемами автобусного обслуживания. (Более подробная информация содержится в работе Рабиновича и Лейтмана, 1996.)

Первым фактором, повысившим пропускную способность, стали предназначенные исключительно для движения автобусов полосы, которые удвоили перевозки. Поскольку спрос возрастал, плановики задумались над дальнейшими усовершенствованиями движения и решили ввести более длинные, двухсекционные автобусы. Гибкое сочленение секций облегчает поворот. Это увеличило пропускную способность в 2,5 раза.

Следующее усовершенствование было уникальным. Для того чтобы автобусы перевозили людей быстрее, команда Лернера изобрела «трубчатые остановки» — расположенные на краю тротуара автобусные станции в виде трубы из стекла и стали, закрытые с одной стороны и оборудованные приподнятыми погрузочными платформами. Пассажиры оплачивают свой проезд, входя в открытый конец трубы. Это ускоряет посадку, поскольку пассажирам не нужно тратить время на то, чтобы оплатить проезд внутри автобуса, и всё двери автобуса можно открыть для посадки. Таким образом, когда автобус подъезжает к трубе, одновременно открываются несколько расположенных напротив друг друга дверей как в автобусе, так и в стене трубы. Пассажиры совершают посадку столь же быстро, как и в поезде метрополитена, и автобус отъезжает. При этом в час пик автобусы прибывают с интервалом в одну минуту. Вход в автобус также осуществляется быстрее (и инвалидам можно использовать кресла на колесах), благодаря посадочной платформе на уровне пола. Не нужен и контролер. По сравнению с обычной системой автобусного обслуживания трубчатые станции повысили пропускную способность в 3,2 раза.

Самым последним техническим достижением явилось введение трехсекционного автобуса, обеспечившего пропускную способность в четыре раза выше, чем у традиционных автобусов (см. илл. 11 на вкладке).

Транспортное управление Куритибы также усовершенствовало маршрутную систему, добавив автобусы-экспрессы и построив 20 пересадочных станций, соединяющих осевые маршруты с кольцевыми и с маршрутами из пригорода. Управление ввело единую «социальную плату за проезд», эквивалентную 20 пенсам и действительную для неограниченного количества пересадок. Такая структура стоимости проезда была выбрана для того, чтобы не ставить в невыгодное положение тех, кто живет в бедном предместье города.

Для каждого, кто ездил на метро в любом крупном городе в «развитой» стране, плата за проезд в Куритибе покажется очень низкой, и это действительно так. Но, как это ни удивительно, автобусное обслуживание в Куритибе не субсидируется. Взимаемая плата за проезд полностью покрывает затраты на эксплуатацию системы, которая находится в ведении частных компаний и города. Город строит и эксплуатирует инфраструктуру — дороги, пересадочные узлы и трубчатые станции, тогда как частные компании владеют и управляют системой сбора платы за проезд по лицензии города. Частные компании получают плату за километр автобусного маршрута, а не за отдельного пассажира. Это стимулировало создание более 500 км автобусных маршрутов в самом городе и его окрестностях.

Если оставить в стороне уникальность и эффективность системы автобусного транспорта в Куритибе, то ее действительное значение заключается в том, насколько полно она охватывает своими услугами население города и сколько дает дополнительных выгод. Почти 70% населения пользуется автобусом каждый день. Дополнительные преимущества — потребление бензина на душу населения на 30% ниже, чем в таких же городах Бразилии, а атмосферный воздух чище. В Куритибе множество автомобилей и очень мало водителей, пользующихся ими. Будучи составной частью комплексного плана развития города, система автобусного обслуживания позволила обеспечить по 52 квадратных метра свободного пространства на человека, что выше, чем в любом городе мира. В сочетании с инновациями в области просвещения (старые автобусы используются в качестве передвижных классов, клиник и библиотек) и улучшением сбора мусора городские власти демонстрируют понимание необходимости комплексного решения проблем, чему могли бы поучиться все другие города.