Рога и колёса (4)

Продолжим разговор о транспортных технологиях будущего, начатый здесь и здесь.

В комментариях к прошлой статье, по факту, предложенное обсуждение "бензин vs аккумуляторы vs водород", в качестве транспортных технологий будущего, так или иначе скатывалось к известной фразе: "Сколько волка не корми, а у слона всё равно толще".

То есть — сколько не обсуждай различные типы ДВС и разные модели аккумуляторов — всё равно упрёшься в троллейбус, трамвай и электричку.
Потому что, единожды разделив запас топлива (энергии) и транспортное средство и при этом ещё и максимально упростив двигатель этого самого средства — мы можем достичь результата гораздо более впечатляющего, нежели бесконечно "вылизывая" и улучшая параметры аккумуляторов и двигателей внутреннего сгорания.

Ситуация, подобная нынешней транспортной проблеме, сложилась в 1920-е годы с морской авиацией. Самолёты в то время были маломощными, слабыми и ненадёжными, и в силу этого совершенно пасовали перед морскими, а тем более — океанскими просторами. Эра глобальных бомбардировщиков была ещё впереди — собственно говоря, даже до серийного производства B-29 оставалось ещё больше 20 лет.

Выход был найден в использовании для поддержания "коротких штанишек" авиации уже хорошо развитой технологии строительства морских судов. Если нельзя пока обеспечить перелёт бомбардировщика или истребителя со своего аэродрома к берегам территории возможного противника — то, по крайней мере, можно постараться пододвинуть свой аэродром поближе к этим самым вражеским берегам. Да ещё и сделать его подвижным.

Так родился авианосец.



И, уже через 20 лет, авианосцы, которые, по своей сути были ничем иным, нежели гадкими утятами и внебрачными сыновьями Вашингтонских соглашений, в Перл-Харборе впервые показали всю мощь концепции морской авиации, которая возникла с их появлением на свет.

Будущая мировая война — это война структур и социальных технологий. Важнейшей составляющей экономической структурой является инфраструктура. Поэтому, одним из сражений будущей войны, возможно, будет мировая битва рельсов и проводов.



Первые, робкие попытки заставить грузовые "самобеглые коляски" ездить на электроэнергии, передаваемой по проводам, относятся ещё к XIX веку. Поскольку тогда даже ДВС были скорее диковинкой, нежели данностью, иногда первые троллейвозы выглядели весьма эпатажно:


"Гибридный троллейвоз" Макса Шейхмана, Гамбург, 1914 год.

За один рейс система Шейхмана перевозила 5 тонн груза. Основной функцией электропривода в ней было усиление тягового усилия "лошадной силы" на крутых подъёмах.

Первой же промышленной и исключительно грузовой троллейвозной системой в мире считается линия Kalkbahn Grevenbrück в Германии. Линия использовалась только для транспортировки известняка с каменоломни до ближайшей железнодорожной станции в Гревенбрюке, ее длина составляла 1,5 км, а крутизна склонов часто достигала 4 %. Но с закрытием каменоломни линия грузовых троллейбусов также была закрыта.

Кроме попыток скресить электротягу с лошадьми, вначале троллейвозы пытались даже заставить ездить поездами, как на железной дороге:


Грузовой поезд-троллейбус безрельсовой дороги Монгайм-Лангельфельд (1904—1908)

В период с 1904 по 1908 год в Германии эксплуатировалась безрельсовая дорога Монгайм-Лангенфельд, которую использовали как для перевозки пассажиров, так и для перевозки грузов. Однако, из-за быстрого разрушения дорожного покрытия тяжелыми грузовиками-троллейвозами, через четыре года работы линия была заменена железной дорогой, которая до сих пор сохранилась в городе Монгайм.

После Первой мировой войны идея "грузового троллейбуса" получила, наконец, более современное прочтение — от попыток заставить ездить по дорогам общего пользования различные весьма неприспособленные для этих целей "пепелацы", конструкторы пошли другим путём — из стандартных машин грузового назначения, изначально оптимизированных под перемещения по дорогам, просто выкидывали всю начинку двигателей внутреннего сгорания (что ещё и давало неслабый по тем временам выигрыш в весе) и помещали на освободившееся место электродвигатель, а сверху монтировали токосъёмную систему.

Первая крупная система таких промышленных троллейвозов была задействована на строительстве ГЭС в Вальтеллине (Италия, район Милана) в 1936 году — тогда на строительстве плотин было задействовано 20 «рогатых» грузовиков, которые подвозили на стройку песок, бетон и цемент. Эта система работала более 25 лет, а контактные линии этой системы до сих пор питаются током:

 
Итальянская система грузового проводного транспорта в Вальтеллине, 1936 год.

Однако, у всех предвоенных систем грузового проводного транспорта был один существенный недостаток — они были "намертво" привязаны к своим проводам. Хороший анекдот об "угоне троллейбуса в Данию" касался их в полной мере.

Следующим этапом в развитии грузовых троллейбусов, который наступил после окончания Второй мировой войны, стало создание дуобусов — троллейвозов, которые, кроме электродвигателя имели уже и резервный двигатель внутреннего сгорания, который позволял им, при необходимости, отключаться от проводной линии и передвигаться самостоятельно.

На этом этапе "троллейбусной гонки" к ней, наконец-то подключились и мировые гиганты — СССР и США.

Первый отечественный дизель-троллейвоз был построен в 1964 году на Белорусском автозаводе. Самосвальный автопоезд, который приводился в действие, как от дизельного двигателя, так и от электромоторов, получил индекс БелАЗ-7524-792 и обладал грузоподъемностью в 65 т.


БелАЗ-7524-792, СССР, 1964 год

В качестве тягача использовалось шасси 40-тонного самосвала со всеми основными комплектующими узлами и агрегатами. На нем был установлен опытный дизельный двигатель ЯМЗ-240Н мощностью 520 л.с. Вместимость кузова полуприцепа составляла 34 м³. В качестве электромашин были использованы тяговый генератор ДК-508Б мощностью 280-300 кВт и модернизированные, снятые с тяжелого гусеничного трактора тяговые электродвигатели ДК-708А мощностью 200 кВт.

В 1965 году начались заводские испытания этого автопоезда. Проводились они в дизельном режиме в районе завода на перевозке песка. Испытания в троллейном режиме проводились ночью в Минске, поскольку ближайшая к Жодино троллейная сеть была только в столице Белоруссии.

В июле 1966 года этот автопоезд-троллейвоз отправили в Кузбасс. В 1968 для испытательных целей было построено еще два дизель-троллейвоза. Однако, к сожалению, после проведения испытаний госкомиссия решила, что использование троллейвозов в условиях карьеров с наклонным залеганием угольных пластов нецелесообразно — соляр в СССР в середине 1960-х годов стоил дешевле, чем вода с сиропом в автоматах газ-воды.

Ещё одна попытка сделать дуобус была предпринята на Украине. В 1961 году на базе грузовика КрАЗ-219 был разработан дизель-троллейвоз ГТУ-10 с двумя электромоторами мощностью 172 кВт. Некоторое время этот троллейвоз работал на существующей пассажирской линии «Симферополь-Ялта», но впоследствии снова был переработан в грузовик:


Дуобус КрАЗ-219 на улицах Ялты

В США первые дуобусы вышли на линии в 1956 году — в штате Калифорния Riverside Cement Company переоборудовала четыре своих 30-тонных грузовика в дуобусы для перевозки известняка. У них были по две тормозные системы, что снизило их максимальную скорость с 35 до 17 км/час. В дизельном режиме работала только одна система, — поэтому в этом случае скорость увеличивалась до 29 км/час. Линии тока имели напряжение в 550 В, а генератор дуобуса — в 24 В:


Грузовики-дуобусы компании Riverside Cement Company, США, 1956 год

За переоборудованием своих грузовиков в дуобусы фирма обратилась к компании General Electric. Дуобусы двигались по двухсторонней троллейбусной линии, протяженностью 3 км при 10% уклоне. Линия проходила не только снаружи, но и внутри шахты, где провода линии крепились к своду шахты.

Однако, как и в СССР, в США в 1960-е годы использование дуобусов не стало массовым — дополнительная система создавала излишний вес, а жидкое топливо было по-прежнему сверхдешёвым и безумно удобным.

Второй раз, на гораздо более серьёзном уровне, к разработкам дуобусов вернулись в середине 1970-х годов. Нефтяной кризис заставил многие компании пересмотреть свои планы на развитие и задуматься о перспективах использования альтернативных машин, пригодных к существующей инфраструктуре дорожной сети.
Наибольшим образом в экономии жидкого топлива были заинтересованы предприятия горнорудного комплекса, поскольку их машины жидкое топливо не просто "сосали", они его, сволочи, "хлебали, как из корыта". Кроме того, горные условия вынуждали двигатели грузовиков работать на неоптимальных режимах — с частой работой на пониженных передачах и постоянным переключением скоростей.

В США наиболее продаваемыми машинами с комбинированым приводом оказались карьерные грузовики производства американской компании Unit Rig моделей M85 и M100:


Unit Rig М85. Часто это фото встречается с подписью БелАЗ-75191, но это не так

Впервые дуобусы М85 и М100, применили на карьерах в Эль Чино, штат Нью-Мекско (США), в 1967 году. При напряжении сети в 634 В, самосвалы двигались по троллейбусной линии, протяженностью в 500 метров и с 7% уклоном, со скоростью 14 км/ч, в то время как на дизельном приводе они могли двигаться лишь со скоростями не выше 6 км/ч — сказывалась более удачная тягово-скоростная характеристика электропривода по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.
Линия в Эль Чино проработала 15 лет.

Следующим местом работы машин Unit Rig стал железнорудный карьер рудник Лак Женин в Квебеке. Здесь троллейвозы использовались с 1971 года и до полной выработки полезных ископаемых в 1977 году.

Железнорудный карьер имел размеры 2,5 км в ширину и 181 метр в глубину, спиральная дорога карьера имела 10% наклон, цикл производства рудника составлял 26 минут. Канадцы искали способ уменьшить рабочий цикл рудника — время от загрузки самосвала, до доставки породы на железнодорожную станцию и обогатительную фабрику, и решили что для этого надо увеличить скорость движения своих карьерных машин. Дуобус предлагал достаточно экономное и простое решение — в результате чего решили остановиться именно на нём.

В начальный период использования дуобусов, как и при любом новом деле, часто возникали различные инженерные проблемы, но после доводки самосвалов компанией-производителем, канадцы получили увеличение производительности шахты на 23%, и сократили расходы дизельного топлива грузовым транспортом на 87%.

В дальнейшем дело использования карьерных дуобусов (в английском языке за ними закрепилось название trolleytruck) покатилось по накатаной тропе: в 1980-е годы дуобусы Unit Rig и других производителей закупили сразу пять рудников в Африке. За весь период 1980-1995 годов было продано более 150 дуобусов, которые честно отработали на каждом из карьеров.

В СССР тоже была предпринята вторая попытка сделать серийный дуобус. В 1986 году на Белорусском автозаводе изготовили два дуобуса на базе самосвалов БелАЗ-75191 грузоподъемностью в 110 тонн с электромеханической трансмиссией. С февраля 1987 года по ноябрь 1988 года они проходили эксплуатационные испытания на железнорудном Куржункульском карьере в городе Рудный (Казахстан). Однако начавшийся вскорости развал СССР поставил окончательный крест на совершенствовании этой очень перспективной даже тогда программы.

Главный вывод, на основе опыта эксплуатации всех отечественных дизель-троллейвозов, заключался в том, что экономности этого транспорта можно достигнуть в карьере, глубина которого составляет не менее 300 м, при наличии постоянной технологической дороги без большого числа поворотов. Однако, надо учитывать, что в конце существования СССР, дизельное топливо хоть и не стоило уже дешевле газировки с сиропом, но, по-прежнему было в избытке и конкурировало по стоимости с пивом.

В настоящее время, сразу несколько компаний ведут работы по созданию и совершенствованию концепции "троллейвоза будущего". При этом, как и раньше, идеи крутятся вокруг двух основных преимущество любого троллейвоза: разделения функций транспорта груза и хранения топлива и использования существующей транспортной сети.

Свой проект дуобуса недавно представил Siemens — компания, в 1882 году запустившая первую в мире троллейбусную линию:

http://www.youtube.com/watch?v=XiOuBrFC8NM&feature=player_embedded

Это обычный грузовик, созданный Siemens в сотрудничестве с автомобильным гигантом Mercedes, который, при желании, может подключаться к общим линиям электропередач, если они будут установлены в будущем вдоль шоссейных дорог. При этом переключение между троллейвозным и дизельным режимом осуществляется простым нажатием кнопки. Кроме того, как видно на видео, шутка насчёт "успешного обгона троллейбуса троллейбусом" в этой концепции перестаёт быть шуткой.

Есть примеры успешного задействования трамвайной сети для транспортировки грузов:

CarGoTram, Дрезден, Германия, действует с 2000 года.

Если кто хочет пошутить насчёт немецких "колбасных электричек" — так вот они. Пока только в Дрездене, но, не исключено, что скоро они могут появиться и в других европейских городах. Каждая тележка везёт 15 тонн условной "колбасы" (оконечные секции с кабинами машинистов и двигателями - только по семь с полтиной тонн), так что, на картинке — их целых 60 тонн.

В общем, "Битва Троллейбусов" пока ещё только разворачивается.

Нам надо просто не опоздать к моменту, похожему на тот исторический миг, когда ранним тихим утром над не менее Тихим Океаном вдруг всем и всё сразу стало предельно ясно...