Технические науки. Эффективные инструменты современных наук – 2014

Магистрант Токанов М. Д., д. т. н. РФ и РК, профессор Каракаев А. К.

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгыров, Казахстан

Сравнительный анализ метрополитена Алматы с монорельсовым транспортом Астаны Республики Казахстан

Работа над проектом началась в 2012 году, когда процесс строительства в Республике Казахстан, в её столице Астане, первой ветки пассажирского монорельса перешёл от стадии теоретических изысканий в практическую плоскость. Предпосылкой организации данного строительства послужило многократное увеличение в городе количества наземного транспорта, в частности, автомобилей. Транспортные артерии столицы не справляются с такой нагрузкой.

Строительство новых автодорог не может кардинально решить транспортную проблему. Строительство метро - дорогостоящий длительный процесс, к тому же не везде приемлемый. Необходим особый вид общественного транспорта, каким является монорельсовый. Его название связано с особым типом несущей конструкции, называемой монорельсом, представляющей собой балку или ферму, по которой перемещается поезд. Опоры с закрепленной на них балкой-монорельсом образуют монорельсовую дорогу. Поскольку создание такого вида транспорта является новым, а также проектирование его остановок имеют определенную специфику и для Республики Казахстан. Несмотря на возведение в городах эстакад, тоннелей и других транспортных сооружений, средняя скорость движения автомобилей остается весьма низкой. Это во многом связано с непрерывным увеличением числа автомобилей индивидуального пользования (приблизительно 200 автомобилей на 1000 человек), не обеспечивающих возрастание пропускной способности улиц по пассажирам. Рост городов, создание новых пригородных районов с крупными промышленными предприятиями, развитие городов-спутников, а также вынос аэропортов на сравнительно большое расстояние от города требуют обеспечения быстрого сообщения. Во многих случаях это возможно при выделении путей для проезда в специальные уровни, где движению не препятствует существующая уличная сеть.

Сравнение стоимости строительства и эксплуатационных затрат показывает, что монорельсовая дорога в несколько раз дешевле трамвая, метрополитена, наземной железной дороги и даже автострады. Это вызвано следующими преимуществами монорельсовых дорог:

1) поезда по монорельсовым дорогам могут двигаться со скоростями от 60 до 150 км/ч (и это еще не предел) с интервалом в 1,5 - 2 мин, что обеспечивает высокую пропускную способность (5 - 30 тыс. пассажиров в час);

2) монорельсовая дорога обеспечивает высокую безопасность движения, так как не пересекается с другими транспортными потоками и может быть оборудована автоматической сигнализацией, блокировкой и управлением (рисунок 1);

3) на условия движения по монорельсовой дороге заметного влияния не оказывают погодные условия;

4) трассу монорельсовой дороги проще проложить в районах с густой застройкой (рисунок 2), так как опоры для монорельса в большинстве случаев могут быть одностоечной конструкциeй, занимающие незначительные пространства. Станции для посадки и высадки могут располагаться внутри городских кварталов и даже зданий, что позволяет доставлять пассажиров непосредственно к цели их поездки (вокзал, магазин, предприятие и т. д.);

Рисунок 1 – Разные уровни движения транспорта

Рисунок 2 – Район с густой застройкой

5) строительство монорельсовых дорог ведется в основном индустриальными методами, что сокращает сроки ввода сооружений в эксплуатацию и снижает их стоимость;

6) применение электротяги снижает уровень шума (2000 – 2500 Гц уровень разговорной речи) в городе и не повышает загрязненность окружающей среды;

7) снижение дорожно-транспортных происшествий.

Для сравнения приведем данные по метрополитену г. Алматы (рисунок 3) [1].

Рисунок 3 – Поезда на станциях

Метрополитен Алматы занимает лидирующее положение среди транспортных средств, обеспечивающих перевозку пассажиров в таком крупном мегаполисе.

Анализ работы метрополитена показывает, что в Алматы провозная способность в будущем наиболее загруженных линий, особенно в часы «пик», не будут соответствовать потребностям в перевозках населения.

Правила пользования Алматинским метрополитеном утверждены акиматом города Алматы [2].

Нарушение правил влечёт административную ответственность в соответствии с Кодексом РК «Об административных правонарушениях». Ниже приведена выдержка из правил:

В Алматинском метрополитене запрещается:

- курить;

- распивать спиртные напитки и находиться в состоянии опьянения;

- наносить надписи или расклеивать объявления;

- провозить громоздкий багаж, огнестрельное оружие и колющие предметы, легко-воспламеняющиеся и взрывчатые вещества;

- заходить за ограничительную линию у края платформы до прибытия поезда;

- прислоняться к дверям вагона и мешать входу и выходу пассажиров;

- осуществлять кино-, видеосъёмки без письменного разрешения руководства метрополитена;

- использовать средства звукоусиления (кроме слуховых аппаратов) и прослушивать аудиозаписи или аудиотрансляции без наушников;

Правила пользования эскалатором:

- находясь на эскалаторе, необходимо стоять справа, лицом по направлению движения. Проходить слева, держась за поручень;

- на эскалаторе запрещено: бежать, сидеть на ступенях, наступать на ограничительную линию на ступенях.

Оплата проезда осуществляется с помощью бесконтактных смарт-карт многоразового использования и одноразовых смарт-жетонов.

Стоимость одной поездки составляет 80 тенге, с лета 2012 года для детей от 7-15 лет стоимость составляет 40 тенге при предъявлении свидетельства о рождении. Стоимость смарт-карты без баланса составляет 100 тенге. Баланс смарт-карт можно пополнять через кассы и автоматизированные терминалы на станциях. Срок действия карты – 90 дней с момента последнего пополнения баланса. Срок действия жетона – до конца текущих суток. Суббота объявлена «днем жетона». В этот день пассажиры могут принести свои просроченные жетоны и воспользоваться ими.

Большая загрузка метрополитена не только ухудшает условия перевозки пассажиров, но и сокращает сроки службы подвижного состава и отрицательно сказывается на надежности его работы (рисунок 4). Это в будущем может вызвать отказы подвижного состава, а значит, и сбои в работе. Организация пассажироперевозок на метрополитене зависит от размеров и закономерностей пассажиропотоков. Именно пассажиропотоки предопределяют развитие сети метрополитена, мощность технического оснащения, количество транспортных средств, размеры депо и заводов по ремонту транспортных средств, время ремонта с наименьшими экономическими потерями и т. п.

Рисунок 4 – Станция «Райымбек батыр» метрополитена Алматы

В соответствии с пассажиропотоками распределяются транспортные средства по линиям, регулируется выпуск транспортных средств по часам суток, устанавливается режим работы станций и эскалаторов и т. п. Поэтому изучение пассажиропотоков метрополитена является одной из важнейших проблем, поскольку на основании данных о пассажиропотоках решаются задачи проектирования, эксплуатации и планирования работы метрополитена. Исследование пассажиропотока метрополитена для решения важнейших задач основывается на построении его математической модели.

В настоящее время для обеспечения работы метрополитена используются детерминированные модели. Они очень сложны и громоздки.

Прогнозирование пассажиропотока производится по средним значениям входного пассажиропотока предыдущих лет, что значительно увеличивает погрешность пассажиропотока, так как не учитывается тот факт, что пассажиропоток представляет собой случайный процесс (рисунок 5).

Сравнительный анализ метрополитена г. Алматы и строительство монорельсового транспорта Астаны в Республике Казахстан представлены в таблице №1.

Таблица № 1 – Сравнительный анализ метрополитена Алматы и монорельсового транспорта Астаны в Республике Казахстан представлены в таблице №1.

	Метрополитен г. Алматы	Монорельсовый транспорт г.Астана
Длина линий составляет	7,6 км.	42,3 км.
Количество линий	1	3
Количество станций	7	21
Сейсмическая опасность	+	-
Строительство	Подземным путем	Надземное строительство
Ввода в эксплуатацию	26 лет	Менее чем за 5 лет.
Стоимость проекта	117,3 млрд. тг. с 2004 -2009 года.
Интервал во времени движения состава	10-13 мин.	1,5-2 мин.
Обрушения	При строительстве возможны обвалы	Нет подземных работ
Пассажиропоток	18,1 тыс. пас/сут.	25-30 тыс пас/сут.
Стоимость проезда	80 тг.	100 тг.
Вентиляциия	Искусственная и дорогая	Естественная
Звуковое загрязнение	Мах	Min
Скорость движения	В среднем 40 км/ч	От 60 - 150 км/ч
Рекуперация энергии	нет	10-15%

Рисунок 5 – Станция «Алатау», конечная Первого пускового участка

Первой линии метрополитена Алматы

Строительство первой очереди Первой линии ведётся с сентября 1988 года, то есть уже более 26 года.

За время строительства метро освоено 117,3 млрд. тенге, из них в 2004 – 2009 годы – 86,2 млрд. тенге.

В заключении приводим преимущества монорельсового транспорта над метрополитеном:

1) поезда по монорельсовым дорогам могут двигаться со скоростями от 60 до 150 км/ч с интервалом в 1,5 - 2 мин, что обеспечивает высокую пропускную способность (5 - 30 тыс. пассажиров в час);

2) монорельсовая дорога обеспечивает высокую безопасность движения, так как не пересекается с другими транспортными потоками, нежели метрополитен и может быть оборудована автоматической сигнализацией, блокировкой и управлением;

3) на условия движения по монорельсовой дороге заметного влияния не оказывают погодные условия;

4) трассу монорельсовой дороги проще проложить в районах с густой застройкой, так как опоры для монорельса в большинстве случаев могут быть приняты одностоечной, занимающие незначительные пространства.

Станции для посадки и высадки могут располагаться внутри городских кварталов и даже зданий, что позволяет доставлять пассажиров непосредственно к цели их поездки (вокзал, магазин, предприятие и т. д.). Но из-за подземных коммуникаций строительства метрополитена не везде приемлемо ;

5) строительство монорельсовых дорог ведется в основном индустриальными методами, что сокращает сроки ввода сооружений в эксплуатацию и снижает их стоимость, нежели строительства метрополитена;

6) применение электротяги снижает уровень шума (2000 – 2500 Гц уровень разговорной речи) в городе и не повышает загрязненность окружающей среды;

7) не зависит от сцепления, т. е. трения качения;

8) нет динамического взаимодействия (вибрации);

9) отсутствует износ (магнитное поле);

10) снижение дорожно-транспортных происшествий.

Данная работа призвана помочь специалистам решить следующие вопросы:

• выработать общий подход к строительству монорельсового транспорта;

• определить, с чего начинать, какие аспекты учитывать при разработке.

В связи с тем, что данный вид общественного транспорта и сооружения стали насущной необходимостью и имеет перспективы развития, актуальность данной темы значительно возросла.

За данным видам транспорта будущее!

Литература:

1. http://metroalmaty.kz/

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Алматинский метрополитен.

3. Токанов М. Д., Каракаев А. К. Особенности применения транспортов в городе Астане монорельсов (Республика Казахстан). П.: Наука и техника Казахстана, 2012 - 123 с.

4. Токанов М. Д., Каракаев А. К. Перспективы использования монорельсового транспорта в Астане и Актау Республики Казахстан. П.: Материалы Международной научной конференции молодых ученых, магистрантов, студентов и школьников "XIII Сатпаевские чтения". Том XVIII "Жас ғалымдар", 2013 - 211 с.

5. СНиП "Тоннели и метрополитены". - № 4.02 – 91.

6. Бугель И. И. Программа развития пассажирского транспорта Москвы до 2030 года. –2004.

7. Байрыева Л. С. Электрическая тяга. Городской наземный транспорт / Л. С. Байрыева, В.В. Шевченко. – М.: Транспорт, 1986. – 208 с.

8. Михеев. В. П., Сидоров О. А. Совершенствование систем контактов токосъема с жестким токопроводом: Монография. Омский гос. ун-т путей и сообщения. Омск, 2003. 182 с.

9. Сидоров О. А. Предпосылки для проектирования авторегулируемых токосъемных устройств для монорельсового транспорта / О. А. Сидоров, Е. А. Кротенко // Материалы межвуз. науч.-практ. конф./ Омский гос. ун-т путей и сообщения. Омск 1998. 27 с.