Проектування і розрахунок елементів систем ММПТ

Проектування систем ММПТ пов'язано не тільки з проектуванням ТЗ, вибором видів МПТ і розрахунком кількості рухомого складу, потрібного для обслуговування заданих пасажироперевезень, але і з проектуванням всіх інших елементів транспортної системи: шляхових споруд, депо і гаражів для зберігання і технічного обслуговування рухомого складу, заправних станцій автотранспорту, тягових підстанцій міського електричного транспорту та ін, причому результати цього проектування надають прямий вплив на проектування транспортної мережі та вибір видів МПТ.

Вихідними даними для проектування і розрахунку всіх елементів транспортних систем ММПТ служать: запроектована ТЗ і маршрутна система, картограми пасажиропотоків, результати вибору видів МПТ і розрахунку потрібної кількості рухомого складу, а головною ідеєю вибору технічних і організаційних рішень - забезпечення максимальної наведеної експлуатаційної економічності кожного з елементів системи ММПТ окремо і всієї її в цілому. Загальними принципами вирішення цього завдання є: максимальне використання типових рішень, конструкцій індустріального виробництва, прогресивної технології, економіко-математичних методів організації виробництва, автоматичних і автоматизованих систем управління і т. п

Одним з найбільш дорогих елементів систем ММПТ являются шляхові споруди і пристрої. Вибір їх зумовлюється вибором видів ММПТ: шляхові споруди автобуса і тролейбуса - звичайне вдосконалене асфальтобетонне або цементобетонне дорожнє покриття, розраховане на важкі види міського тран-порту; рейкові види ММПТ (трамвай і метрополітен) мають спеціальні шляхові споруди і пристрої. Проектування і розрахунок колійних споруд і пристроїв регламентується відповідними нормами СНіП та ГОСТів. Їх міцнісні характеристики вибираються у відповідності з навантаженням колеса і частотою руху, а конструкції - у розрахунку на переважно індустріальні методи виготовлення та монтажу. Сучасними типами дорожніх покриттів магістральних міських доріг є монолітні і збірні з цементо-бетонних плит заводського виготовлення з асфальтовим або цементним покриттям. Вартість їх спорудження та експлуатації становить порядку 90 тис. руб. на 1 км смуги руху шириною 3,5-3,75 м. Розподілення її між автотранспортом і МПТ - автобусами або тролейбусами - визначається навантаженням на вісь і частотою руху (осей на годину). Зазвичай на автобус і тролейбус відносять близько 12% вартості дороги - близько 10 тис. руб на 1 км довжини смуги руху. Вартість спорудження 1 км подвійного рейкового шляху трамвая становить близько 100 тис. руб, вартість прокладання 1 км лінії метрополітену (включаючи споруди системи електропостачання) - близько 10-18 млн. крб.

Для організації зберігання рухомого складу ММПТ можуть використовуватися спеціальні експлуатаційні гаражі і депо, для організації технічного обслуговування і ремонту - служби лінійного ремонту і швидкої технічної допомоги, депо і гаражі, станції технічного обслуговування, авторемонтні (АРМ), вагоноремонтні (ВРМ) і тролейбусоремонтні (ТРМ) майстерні, авторемонтні (АРЗ), вагоноремонтні (ВРЗ) і тролейбусоремонтні (ТРЗ) заводи. Сучасна тенденція полягає в спеціалізації цих господарств за видами виконаної роботи і централізації. Лінійний ремонт рухомого складу організують депо на кінцевих станціях прикріплених до них маршрутів силами лінійних слюсарів, які усувають дрібні несправності рухомого складу за заявками водіїв. Швидка технічна допомога організовується зазвичай у вигляді окремої аварійно-відновної служби при управліннях пасажирського транспорту (УПТ), трамвайно-тролейбусних управліннях (ТТУ) або автобусних управліннях (АУ) для ліквідації різного роду несправностей, пов'язаних з втратою здатності поїздів до пересування (сходи вагонів з рейсів, заклинювання тягових редукторів, обриви карданних передач та ін.) Для виконання відновлювальних робіт цього характеру і евакуації рухомого складу в депо аварійно-відновлювальна служба забезпечується відповідно обладнаними транспортними засобами. Депо і гаражі призначають для зберігання, технічного обслуговування та організації випуску рухомого складу на лінію. Тут же виконують планові та позапланові порівняно мало-трудомісткі ремонти рухомого складу. У великих і найбільших містах, що мають кілька депо для однотипного рухомого складу, доцільна спеціалізація їх за видами технічного обслуговування і ремонту, що вимагають спеціального обладнання.

Головними питаннями проектування депо і гаражів є питання вибору їх місткості і розташування на ТЗ, що визначаються виробничим процесом, експлуатаційними та економічними міркуваннями. З ростом місткості депо і гаражів зменшуються капітальні витрати й експлуатаційні витрати в розрахунку на одну машино-або вагоно-місце, але ускладнюється організація випуску, зберіганання та технічного обслуговування, а також збільшуються марні, так звані нульові, пробіги рухомого складу. Завдяки цьому залежність сумарних витрат, пов'язаних з організацією зберігання, технічного обслуговування і випуску рухомого складу, від місткості депо і гаражів має точку мінімуму.

Основними характеристиками, визначальними економічну місткість депо і гаражів, є загальна кількість рухомого складу в транспортному господарстві і щільність руху. За сучасними уявленнями для господарств з інвентарем понад 1000 одиниць рухомого складу середня місткість депо і гаражів повинна становити близько 200-250 місць, при інвентарі до 1000 одиниць - 100-200 місць, причому за критерієм мінімуму нульових пробігів в районах з більш щільним рухом повинні розташовуватися більш потужні депо і гаражі, а в районах з менш щільним рухом - депо та гаражі меншої місткості. У Лондоні, наприклад, у радіусі 8 км від центру міста середня місткість автобусних гаражів становить 200 місць, в зоні 8-16 км від центру - 100 місць і в зоні понад 16 км від центру - 50 місць. Однак в практиці містобудування накладаються і інші,частино прагнення вивільнення міських центрів від допоміжної споруди і розміщення підприємств ММПТ на периферії.

Розміщення депо і гаражів на транспортній сітці обирають по містобудівним міркуванням,критерію мінімуму нульових пробігів і зручності обслуговування маршрутів так,щоб кожен маршрут міг обслуговуватися поїздами одного депо. Площа трамвайних депо складає приблизно 250-300 на один вагон,тролейбусних - 200 на один тролейбус, автобусних – 100-150 на один автобус. Вартість будівництва депо і гаражів складає в середньому для трамвайних вагонів 6,5-7,5 тис. руб/місце і для автобусів 4,5-6,5 тис. руб/місце.

Ремонтні майстерні і заводи призначають для виконання крупних планових і випадкових ремонтів рухомого складу і виготовлення запасних частин і агрегатів для депо та гаражів. Ремонтні майстерні можуть бути окремими або сумісними з одним із експлуатаційних депо,яке у цьому випадку називають експлуатаційно-ремонтним. Ремонтні заводи завжди представляють собою самостійні госпрозрахункові одиниці, спеціалізовані на ремонт рухомого складу одного або всіх видів ММПТ – трамвая,тролейбуса і автобуса.Сучасна тенденція складається із виготовлення зональних ремонтних баз ММПТ,обслуговуючих транспортні господарства ряду міст однієї або кількох областей. Розширення зони обслуговування дозволяє створювати ремонтні заводи оптимальної потужності,максимально індустріалізувати ремонти, підвищити коефіцієнт використання обладнання ремонтного заводу, знизити собівартість і підвищити якість ремонтів рухомого складу.

Зберігання легкових автомобілів організують в закритих і відкритих гаражах-готелях різного типу: одноповерхові і багатоповерхові з в'їзними і виїзними рампами або підйомниками, наземні підземні і напівтемні. Сучасна тенденція полягає в проектуванні багатоярусних гаражів, що забезпечують досить високий коефіцієнт корисного використання міських територій так як у зв'язку з безперервним зростанням автомобілізації проблема паркування стала однією із головних містобудівних проблем крупних міст. Однак при цьому доводиться враховувати і міркування доступності зв'язку гаражів з житловими районами. При визначенні місткості гаражів-готелів для легкових автомобілів рекомендують приймати радіус обслуговування гаража порядку 0,5 км, чому відповідає приблизно 150 га сельбищної території з населенням біля 15 тис.чол.При рівняіавтомобілізації в 100 автомобілів на 1000 жителів в районі тяжіння гаража буде знаходитися 1500 автомашин. Площа одноповерхових гаражів розраховують з норми 70-80 на один легковий автомобіль і 80-120 на один вантажний автомобіль.У багатоповерхових вона скорочується пропорційно поверховості.

Для технічного обслуговування легкових автомобілів організують станції технічного обслуговування або як самостійні господарства, або у складі великих гаражів. Вони виконують прибирання та миття автомобілів, всі види їх технічного обслуговування і не трудомісткий ремонт. Крупний ремонт легкових автомобілів виготовляють в спеціалізованих авторемонтних майстернях або на авторемонтних заводах. Станції технічного обслуговування розраховані на обслуговування міських автомобілів, розташовують близько основних міських транспортних вузлів,а розраховані на обслуговування автомобілів,які в’їжають у місто- на периферії у в’зних магістралей.

Автозаправні станції організовують зазвичай при всіх крупних гаражах,а також розміщують рівномірно по всій території міста. Кількість потрібних автозаправних станцій визначається періодичністю заправки автомобілів різного класу і продуктивністю бензоколонок. Зазвичай приймають періодичність заправки вантажних автомобілів 1-2 доби, легкових приватних- 10 діб,легкових – відомчих – 3 доби,легкових таксі – 1 доба. Продуктивність однієї бензоколонки складає 150-200 заправок в день,причому потрібно враховувати коефіцієнт нерівномірності підходу автомобілів на заправку порядку 1,5.

Для електрозабезпечення МЕТ використовуються тягові підстанції і тягові сітки,створюючі систему централізованого електрозабезпечення. Перші отримують електричну енергію від розподільчих станцій міської системи зовнішнього електрозабезпечення і здійснюють її перетворення за рівнем напруги і родом струму,а інші – передачу її до рухомого складу МЕТ. Один із найважливіших принципіальних питань проектування системи електрозабезпечення МЕТ полягає у виборі величини напруги для передачі електричної енергії,який визначає техніко-економічні характеристики і рівень електробезпеки МЕТ. Історично склалось,що для електрозабезпечення трамвая і тролейбуса в теперішній час використовують електричну енергію постійного струму з напругою 600 В на шинах тягових підстанцій (середнє в контактній сітці – 550 В),для електрозабезпечення метрополітену – електричну енергію постійного струму з напругою 825 В на шинах тягових підстанцій (середнє в контактній сітці – 750 В).Однак назріла проблема підвищення напруги в системі електрозабезпечення МЕТ приблизно в двоє,що і слід здійснювати при проектуванні нових систем ММПТ. Взагалі слід відмітити,що можливості змінення технічних рішень дійсних систем ММПТ практично близькі до нуля,тоді як нове проектування представляє для цього всі можливості,які і слід використовувати проектувальникам. Мало того,що при проектуванні нових систем ММПТ повинні були бути прийняті прогресивні технічні рішення всіх їх елементів,необхідно по можливості закласти в них достатні можливості технічної модернізації в майбутньому або необхідні резерви.

Сучасні тягові підстанції проектують авто телекерованими з напівпровідниковими випрямними агрегатами на базі елементів індустріального виготовлення – комплексних розподільних пристроїв змінного і постійного струму (КРУ),стандартних випрямних агрегатів і т.д. В тягову сітку входить контактна сіть, рейсова сіть трамвая і кабельна сіть у вигляді живильних кабельних ліній,що з’єднують позитивні шини тягових підстанцій з контактною мережею, і відсмоктувальних ліній, що з'єднують негативні шини тягових підстанцій з рейкової мережею або мінусовим контактним проводом.

Потрібна кількість тягових підстанцій визначається протяжністю мережі, її конфігурацією, щільністю розміщення в плані міста, інтенсивністю руху і прийнятою схемою електропостачання. При попередньому проектуванні необхідну потужність і кількість тягових підстанцій визначають з розрахунку потрібної потужності на один вагон трамвая або тролейбуса в русі, яка в середньому складає для чотиривісного моторного трамвайного вагону - 35 кВт, шестивісного - 47 кВт, восьмивісні - 62 кВт, поїзди з двовісного моторного та причіпного вагонів - 48 кВт, тролейбуса середньої місткості - 40 кВт, великий - 47 кВт і особливо великої - 60 кВт. В якості типової можна приймати тягову підстанцію міцністю 1000 або 2000 кВт. Протяжність контактних l к.с і кабельних l к.б до мереж визначають як функцію довжини транспортних мереж L 0 в одноколійному обчисленні:

l к.с = L 0 γ, l к.б = l к.с/3,

(13.31)

де γ - коефіцієнт, що враховує подовження контактних мереж за рахунок оборотних петель і відгалужень на кінцевих станціях.

Витрати на спорудження тягових підстанцій трамвая складають 3-3,8 тис. руб. на один вагон в русі, тролейбуса - 4-5,5 тис. руб. на один тролейбус в русі, на спорудження контактної і кабельної мережі трамвая - 13 тис. руб / км, тролейбуса - 18 тис. руб / км.