Монорельсовые дороги

Аннотация

Приводятся общие сведения о монорельсовых дорогах. Конструкция монорельсовых дорог. Основные данные для проектирования эстакад монорельсовых дорог.

Развитие транспортных связей в крупных современных городах привело к возникновению нового вида транспорта – монорельсового. Его название связано с особым типом несущей конструкции, называемой монорельсом, представляющей собой балку или ферму, по которой перемещается поезд. Опоры с закреплённой на них балкой – монорельсом образуют монорельсовую дорогу.

Несмотря на возведение в городах эстакад, тоннелей и других транспортных сооружений, средняя скорость движения автомобилей остаётся весьма низкой. Это во многом связано с непрерывным увеличением числа автомобилей индивидуального пользования, 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. Наиболее эффективным оказываются скоростной трамвай, метрополитен и монорельсовый транспорт. 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 с интервалом в 1,5 – 2 мин., что обеспечивает высокую пропускную способность (5 – 30 тыс. пассажиров/ч).
2. Монорельсовая дорога обеспечивает высокую безопасность движения, так как не пересекается с другими транспортными потоками 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 конструкции, 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.
5. Строительство монорельсовых дорог ведётся в основном индустриальными методами, что сокращает сроки ввода сооружений эксплуатацию и снижает их стоимость.
6. Применение электротяги снижает уровень шума в городе и не повышает загрязнённость окружающей среды.

Обычно полагают, что монорельсовый транспорт целесообразен для городов с населением не менее 1млн. человек. Вместе с тем монорельсовые дороги успешно применяются в менее населённых городах. Целесообразным оказалось сооружение монорельсовых дорог для массовой перевозки посетителей к крупным паркам и выставкам, а так же в пределах их территорий. Современные монорельсовые дороги предусматривают в основном перевозку пассажиров в составах из 2 – 6 вагонов с широкими дверями, обеспечивающими быструю посадку и высадку пассажиров. В отдельных случаях их используют для перевозки грузов.

Более полутора веков монорельсовые дороги делились на два типа: подвесные (вагон под балкой) и навесные (вагон на балке). В 1989 году появилась боковая подвеска вагона, которая дает целый ряд существенных преимуществ:

• для двухпутного движения можно использовать одну балку;
• на значительной части пути балка может быть выполнена в виде стенки из железобетонных панелей или монолитного железобетона;
• благодаря устойчивости вагона при боковой подвеске можно снизить вес ходовых частей.

Балки монорельсовых дорог выполняют из ж/б или металла. В плане они могут быть как прямыми, так и криволинейными. Вагоны монорельсовых дорог выполняют из алюминия и других легких материалов, а наиболее нагруженные узлы – из высокопрочных низколегированных сталей. Движение вагонов обеспечивается качением металлических колёс с ребордами по рельсам, уложенных на балках эстакады. В зависимости от способа закрепления монорельса на опорах различают навесные и подвесные системы эстакад монорельсовых дорог.

Пролёты монорельсов обычно назначают от 15 до 30 м. При пересечениях рек, глубоких оврагов, ж/д путей или широких городских автомагистралей их пролёты увеличивают до 50 – 60 м. Иногда для пропуска монорельсов над такими препятствиями возводят путепроводы и мосты. По статической схеме монорельсы могут быть балочно-разрезной, балочно-неразрезной или рамной системы. Для обеспечения подвижности монорельсов под действием температурных деформаций и временной нагрузки через 60 – 70 м по их длине устраивают деформационные швы, а также шарнирно-подвижные опорные части.

Поперечные сечения монорельсов отличаются достаточным многообразием. Ж/Б монорельсы выполняют прямоугольного, двутаврового, П-образного или коробчатого сечения в зависимости от длины перекрываемых пролётов. При пролётах 15 – 18 м применяют прямоугольные монорельсы. Во многих случаях на их боковых поверхностях предусматривают несколько выступающие площадки, которые представляют собой направляющие плоскости для стабилизирующих колёс. При пролетах 18 – 25 м в монорельсах устраивают пустоты, облегчающие конструкцию. Если расстояние между опорами эстакад превышает 22 – 25 м, то используют монорельсы двутаврового, П-образного или коробчатого сечения. Ж/Б монорельсы наиболее удобны в навесной системе.

Металлические балки в качестве монорельсов применяют как в навесной, подвесной так и комбинированной системах дорог. При небольших пролётах монорельс образуют из одного – двух двутавров или двух швеллеров. Для пролётов от 15 до 40 м металлические монорельсы выполняют сварными с замкнутым поперечным сечением. Такие сечения особенно целесообразны при несимметричной схеме подвески, поскольку они лучше сопротивляются кручению.

При небольших для монорельсовых дорог пролётах, а также в комбинированных системах коробчатое сечение развивают по высоте. Стенки таких балок усиливают рёбрами жесткости, а внутри монорельса располагают диафрагмы, обеспечивающие жесткость контуру поперечных сечений. Продольная арматура ж/б монорельсов подвесных дорог обычно представляет собой пучки высокопрочной проволоки. В монорельсах навесных дорог армирование производится как напрягаемой, так и ненапрягаемой арматурой. При пролётах до 20-25 м и стендовом изготовлении пучковая арматура с внутренними анкерами может быть расположена горизонтально, а при больших пролётах арматура может натягиваться на бетон и иметь полигональное или криволинейное очертание по длине монорельсов. При подвесной системе дорог находят применение сталежелезобетонные монорельсы. При этом монорельс может быть железобетонным и лишь выступающие консоли, поддерживающие пути для несущих колёс, выполнены из металла. Иногда металлическую балку монорельсов устраивают с внутренними замкнутыми полостями. Для уменьшения шума при проходе поездов полости заполняются монолитным бетоном.

Навесные дороги обычно имеют одностолбчатые опоры, снабженные ригелем, на который опираются монорельсы. Если для каждого направления движения предусматриваются отдельные эстакады, то опоры имеют Г-образную форму или выполняются в виде одиночных столбов с небольшим уширением сверху. Для эстакад проходящих над рекой или озером, применяют А-образные опоры. На каждую опору могут опираться сразу два монорельса, обеспечивающие движение составов в двух направлениях. В этом случае опорам чаще всего придают Т-образную форму, а монорельсы располагают симметрично относительно оси опор. При навесной системе вагоны перемещаются по монорельсам сверху, отстоящим один от другого на расстоянии 3,5 – 4,5 м. В подвесной системе монорельсы закрепляются в ригелях опор снизу, а вагоны подвешиваются к монорельсу. Для обеспечения свободной высоты под монорельсовой дорогой не менее 4,5 – 5 м требуется устройство более высоких опор, чем в навесной системе. Наряду с Г- и Т-образной формой опор в подвесной системе находят применение опоры в виде П-образной рамы. Опоры в навесной и подвесной системах выполняются из ж/б и металла.

Конструкция опор и монорельсов в подвесной системе обычно более сложна и материалоёмка, чем в навесной системе. Однако вагоны подвесных дорог могут быть легче, а их движение более плавным. Навесная и подвесная системы монорельсовой дороги могут быть объединены в одну комбинированную систему. Опоры эстакад монорельсовых дорог, проходящих над городскими улицами располагают в пределах предохранительной полосы или резервной зоны. Для предохранения проезжающих по улице автомобилей от соударения с опорами вокруг них предусматривают защитные ограждения. Применяемые для монорельсов навесных дорог опорные части по конструкции не отличаются от устраиваемых в мостах, эстакадах и путепровродах.

Неотъемлемым компонентом монорельсовой дороги являются станции, предназначенные для ожидания поездов, посадки в них и высадки. Конструкция станции зависит от местных условий, интенсивности пассажиропотоков и интервалов движения подвижного состава. В пригородных зонах где монорельсы пересекают небольшое количество улиц и автомобильных дорог, платформы станций могут быть расположены на высоте 1 – 2 м от поверхности земли. В пределах города платформы должны быть расположены на высоте не менее 4,5 – 5 м от уровня проезжей части на улице. Для обеспечения возможности размещения на опорах эстакады конструкций платформ ригели удлиняют в обе стороны. Если для каждого направления движения устраивают отдельный монорельс то станция располагается между монорельсами. Для предотвращения падения пассажиров при посадке и высадке между платформами и монорельсами должны быть предусмотрены предохранительные сетки или перекрытия. Конечные, а также крупные станции в центральной части города могут быть полностью закрытыми и оснащаться эскалаторами для подъёма на платформы и спуска с них. Иногда станции устраивают непосредственно внутри городских зданий. Число платформ и их ширину определяют в зависимости от пассажиропотока. Длину платформ назначают на 4 – 8 м больше длины наибольшего состава. На широких улицах для схода с платформ проектируют пешеходные мостики.

Литература

1. Гибшман М.Е., Попов В.И. «Проектирование транспортных сооружений»
2. Рабочий проект монорельсовой дороги Москва – Дубна