Теория и тактика

Метро – не только забетонированный тоннель с рельсами, это и станции, и сложная инфраструктура, и дорогое обслуживание (недавняя московская трагедия ясно показала, к чему могут привести даже не слишком серьезные нарушения). По вполне понятным и объективным причинам метрополитен не может стать транспортной панацеей, поэтому все чаще он, проложенный вдоль градообразующих осей, играет роль ствола, от которого отходят локальные «ветки». А они по определению должны быть на порядок дешевле.

ЭТУ РОЛЬ ОБЫЧНО исполняет традиционный общественный транспорт, привязанный к городским и пригородным магистралям и, стало быть, не застрахованный от пробок и заторов. В районах с плотной исторической застройкой выделение специализированных полос чаще всего затруднительно, поэтому городские власти либо закрывают центр для «дикого» автотранспорта (просто, эффективно, но совершенно недемократично), либо пытаются перейти к трехмерному мышлению. В нашем случае это означает «разведение» плоскостей, в которых движутся транспортные потоки, то есть строительство эстакад, мостов и прокладка так называемых легкорельсовых маршрутов. Они не так производительны, как обычное метро, но перевозку 10 тысяч пассажиров в час обеспечат. 

Куда же должны «прорастать» такие ветки? Первейшие кандидаты – аэропорты, обычно удаленные от центра города и отчаянно нуждающиеся в быстрых коммуникациях, вновь строящиеся жилые микрорайоны (типа московских Бутово или Жулебино), многолюдные, но не слишком отягощенные инфраструктурой, и производственные зоны.

РАЦИОНАЛЬНЕЕ ВСЕГО связать их с центром электрифицированными дорогами, поднятыми на эстакады. В этом случае новая транспортная система отсекается от обычного трафика. Для защиты от непогоды достаточно легких конструкций типа навесов, экранов, заборов, не нужны дорогие и капризные системы вентиляции и дренажа. В итоге получается так называемое «легкое» метро, оперирующее максимум четырехвагонными составами по извилистым линиям, допускающим значительные уклоны и малые радиусы поворотов. К тому же к убранству платформ можно подойти в аскетическом стиле, избежав затрат на полированный гранит или каррарский мрамор. 

Сделать «легкое» метро ультрасовременным могут системы, подобные VAL (фр. Véhicule automatique léger – автоматический легкий состав), разработанной в 1983 году фирмой MATRA и специалистами университета Лилля и призванной полностью автоматизировать движение и существенно сэкономить на зарплате машинистов и диспетчеров. Однако в реальности роботизация обходится недешево, так что система VAL фактически осталась дорогой игрушкой городских властей Лилля и, не считая отдельных проектов в Италии, Швейцарии, Южной Корее и на Тайване, распространения не получила. 

Метрополитен даже в стиле «ультралайт» к дешевому транспорту все равно не отнести. Максимум, чего удается добиться, – трехкратной экономии в сравнении с затратами на строительство линии открытым способом. С точки зрения мэра-«тактика», мыслящего периодами от выборов до выборов, занятие совершенно убыточное, принципиально не способное «отбиться» даже за 10 лет. Любое решение, касающееся развития сети метро, относится к стратегическим, требующим постоянного доступа к источникам федерального финансирования. Живой пример – неразбериха с будущим петербургского метро, для которого до сих пор нет внятной концепции развития, и отказ Центра оплачивать эту неопределенность. 

Индивидуальная система скоростного транспорта SkyTran: скорость подвесных пассажирских магнитопланов достигает 240 км/ч

В реальности и другие, перспективно-нетрадиционные, виды общественного транспорта: скоростной трамвай и метротрам, монорельсовые дороги и фуникулеры (подобные линиям в Осаке, японском суперзоопарке Ueno, флоридском Disneyland’е), не говоря уже о «маглевах» (поездах на магнитной подушке), включая израильский проект SkyTran, разрекламированный Hyperloop, порождение неугомонного Илона Маска, или его аналог ET3 (Evacuated Tube Transport Technologies – технологии транспортировки по вакуумной трубе) Дэрила Остера – требуют вложения значительных средств, не обещая скорой отдачи. Поэтому городские «головы» предпочитают менее затратные проекты, не требующие масштабных работ.

НАПРИМЕР, ПРОЕКТ Next: Life in Motion Томмазо Геццелина (Tommaso Gecchelin) с оригинальной концепцией общественного транспорта. В ней нет ни маршрутных автобусов, ни такси, ни метропоездов. Ее основа – полуавтономные компьютеризованные модули-трансформеры, напоминающие большие обувные коробки на колесах. Именно они доставляют пассажиров на ключевые магистрали, где модули на манер пчел собираются в механические «рои» вокруг базового «шаттла»-скелета. Мощность и скорость «роя» пропорциональны числу интегрированных модулей, так что теоретически на оживленных маршрутах движение будет весьма быстрым. 

Для конечного пользователя система Next будет выглядеть предельно просто: с помощью смартфона, или аналогичного устройства, надо просто указать конечный пункт и выбрать желаемое время прибытия. Не успеете выкурить свою электронную сигарету, как вас подхватит машинка-модуль и повезет на перехват ближайшего «роя», движущегося в желаемом направлении. Идея крайне любопытная, однако ее реализация – дело не слишком близкого будущего. Одна из причин – отсутствие емких и недорогих аккумуляторов энергии.

БЫТЬ МОЖЕТ, ЭТУ РОЛЬ смогут сыграть суперконденсаторы (также известные под название ионисторов) проекта Ultracap Bus, предложенного китайско-американским консорциумом, в который вошли фирмы Sinautec Automobile Technologies, Shanghai Aowei Technology и Foton America Bus (с аналогичным проектом чуть позже выступили корейская компания Hyundai Motor и отечественная «Тролза»). Емкость нынешних прототипов суперконденсаторов пока невелика и не превышает 6 кВт·ч, хватает ее всего на 6–8 километров пути. Но на маршруте такой протяженности в нормальном городе не меньше пары остановок. Именно на них и происходит подзарядка. 

В Шанхае, уже 5 лет тестирующем парк из двух десятков 40-местных Ultracap bus, машина, подъезжая к остановке, поднимает токоприемники и цепляется к подвешенным над павильоном отрезкам проводов троллейбусного типа. Полная зарядка требует всего 6 минут. Дополнительно автобус оснащен системой рекуперации (тормозя, он сам себя заряжает). Инженеры проанализировали эксплуатационные затраты в сравнении с обычными автобусами на двигателе внутреннего сгорания, и вот что получилось: только на топливе Ultracap Bus позволяет сберечь $15 000 в год. Более того, новичок умудрился «выиграть» по сумме параметров даже у сверхэкономичного троллейбуса, показав исключительную надежность. К тому же маршрут новой машины не привязан к контактной сети, а максимальной скорости в 55 км/ч для городских перевозок вполне достаточно.

ГЛАВНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО ионисторов перед обычными аккумуляторами, применяемыми, например, в гибридных автомобилях, заключается в очень высокой скорости зарядки, сравнительно небольшой деградации даже после сотен тысяч рабочих циклов, нечувствительности к параметрам зарядного тока и малом удельном весе. Однако их удельная энергия на порядок ниже, чем у тех же литий-ионных или классических свинцово-кислотных аккумуляторов, напряжение невысоко и к тому же падает по мере исчерпания заряда, а ток саморазряда слишком велик. Именно поэтому ионисторы применяются в бытовой и персональной технике не очень широко. 

Автопаровоз повышенной вместимости 

Специалисты американской фирмы Laser Power Systems уверяют, что небольшой ториевый реактор мощностью около 300 кВт вполне способен стать настоящим perpetuum mobile для автобуса большой вместимости. Конечно же, ни о какой реактивной тяге за счет выбросов горячих продуктов распада речь не идет! 

Все гораздо прозаичнее: реактор, представляющий собой тепловую обвязку топливной сборки на основе солей тория, нагревает котел с водой, и образующийся пар приводит в действие многокаскадную тесла-турбину с электрическим генератором. Любопытно, что первоначально ученые работали над перспективным ториевым лазером, однако оказалось, что раствор солей тория, выбранный в качестве рабочего тела, способен циклически нагреваться до 700 ºС. Эта находка позволила создать прототип Thorium, двигатель мощностью 250 кВт и массой чуть более 200 килограмм. Главное его достоинство – чрезвычайно малый расход топлива. Как уверяет глава Laser Power Systems Чарли Уилсон, соли на основе всего одного грамма тория могут заменить 7500 (!) литров бензина с высоким октановым числом. Таким образом, теоретически фабричной загрузки Thorium’а должно хватить на все время службы машины. Кстати, и стоимость тория не так высока, как можно было бы ожидать: она не превышает 100 долларов за грамм. 

Но работы по их совершенствованию ведутся очень активно. Основной принцип – максимально возможное увеличение площади обкладок (и величина накопленного заряда) – остается неизменным, конструктивно же пористые или вспененные электроды можно заменить решетками из углеродных нанотрубок или графено-азотными «сандвичами», достигнув уровня энергоемкости, характерной для свинцовых аккумуляторов. 

А ТЕПЕРЬ ПРЕДСТАВЬТЕ: объединив в единый энергоблок суперконденсатор и современный аккумулятор (литий-ионный или новейший литий-железофосфатный с теоретически возможными 5000 рабочих циклов и способный работать в диапазоне температур от –45 до +85 ºС), мы избавимся от недостатков каждого устройства и усилим их преимущества!
Такой гибрид уже сегодня, не дожидаясь появления суперконденсаторов сверхбольшой емкости, позволяет создавать коммерчески эффективные автобусы, способные вытеснить с городских улиц традиционные машины. Первым из них стал Ultracap Hybrid Bus китайской фирмы Sinautec, снабженный батареей ионисторов емкостью 2,25 кВт·ч и свинцово-кислотным аккумулятором на 60 кВт·ч. Запас хода этой машины превышает 70 км, и это уже вполне сравнимо с чисто аккумуляторными электробусами китайской фирмы BYD, чешскими SOR и отечественными разработками заводов «Тролза», ЛИАЗ и «НефАЗ». 

Это говорит о том, что потенциально электробусы способны во многом изменить ситуацию с общественным транспортом, полностью заменив троллейбусы, обычные автобусы и отчасти трамваи. Затраты на строительство и переоборудование остановок не сравнимы с ценой новых линий даже самого легкого и экономичного метро, а это на практике и становится решающим аргументом.