Низовцев Юрий Михайлович : другие произведения.

Можно ли и как сооружать трансконтинентальные эстакады безостановочного движения поездов и автомобилей?

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Новые двухуровневые свайные магистрали на стальном каркасе для транспортных коридоров, обеспечивающие безостановочное движение поездов, автомобилей, характеризующиеся сравнительно низкими затратами и способные совмещать в одном объеме безостановочное движение железнодорожного транспорта, автотранспорта, передачу сырья по трубопроводам, информации по кабелям.
  Великое объединение дорог, кабелей и трубопроводов в одном объеме
  
  Существующий в настоящее время в мире подход к раздельному движению по транспортным коридорам автотранспорта, железнодорожного транспорта, проводки трубопроводов, систем связи, электроэнергии дорогостоящ, во многом неэффективен, часто отнимает у пользователей плодородные земли, загрязняет окружающую среду, использует устаревшие методы перемещения транспортных средств.
  Выявление недостатков этого подхода дало возможность разработать новые компактные дорожные конструкции, обеспечивающие безостановочное перемещение транспортных средств в едином объеме комбинированной транспортной свайной эстакады-магистрали на основе стального каркаса за счет введения сквозных буферных полос для поездов и автомобилей и межэтажных переездов для автомобилей.
  Возможным стало также использование конструкции для навешивания на нее кабелей и трубопроводов. Аналогичная конструкция может быть использована в качестве путепровода. Эти и подобные им конструкции дадут возможность резко интенсифицировать товарооборот, явятся дополнительным рынком сбыта металлопроката и цемента, позволят освоить пустынные территории и существенно повысят мобильность и улучшат жизнь населения.
  Для перемещения различных грузов, материалов на большие расстояния в настоящее время используются по-прежнему традиционные способы, а именно: морские перевозки, железнодорожный транспорт, автотранспорт и авиация.
  У всех этих видов транспортировки имеются существенные недостатки: морские перевозки занимают длительное время, авиационные перевозки слишком дороги, как и, большей частью, транспортировка грузов автотранспортом, железнодорожные перевозки ограничиваются слабой сетью железных дорог в большинстве стран мира и сравнительно небольшой пропускной способностью железных дорог для грузовых перевозок.
  В настоящее время мировой фабрикой практически всех товаров является Китай. Каждые два контейнера с грузами транспортируются из него в разные страны мира в колоссальном объеме.
  Поэтому в полный рост встает проблема дешевых и быстрых перевозок контейнеров из Китая и в Китай.
  Если такие перевозки организовать, то они в значительной степени заменят медленные морские перевозки.
  Наша концепция, способствующая решению данной проблемы, состоит в создании протяженных, недорогих магистралей для доставки, в частности, контейнеров без перегрузки из пункта погрузки в пункт назначения путем организации безостановочного движения железнодорожных составов с контейнерами по свайной магистрали-эстакаде с использованием при движении в одну сторону двух путей. Один путь, или колея используется для движения составов, другая колея является резервной, или буферной [1].
  Таким образом, железнодорожные составы смогут перемещаться по колее движения с минимально возможными интервалами, поскольку рядом с этой колеей находится резервная колея, регулярно связанная с колеей движения, на которую вследствие этого в выделенных местах и в любое время можно съехать для остановки, разгрузки или при аварии, чтобы не препятствовать движению остальных поездов.
  В результате, составы следуют друг за другом по колее движения с небольшим разрывом, что обеспечивается автоматизированной загрузкой (разгрузкой) составов контейнерами в соответствующих терминалах.
  Это означает, что эффективность перевозок существенно возрастает, расходы многократно снижаются. Тем самым они по затратам сближаются с морскими перевозками, опережая их по времени нахождения грузов в пути в несколько раз.
  Подобные недорогие свайные магистрали можно быстро проводить в любой местности и по любому грунту, поскольку они составляются из типовых металлических блоков на каркасе из металлических труб. Их можно использовать по всем направлениям перевозок, которые отсутствуют ныне или в том случае. если пропускная способность имеющихся железнодорожных линий недостаточна.
  Такими направлениями могут быть следующие.
  Транспортный коридор Западная Европа - Восточный и Западный Китай, Который может в значительной степени заместить транспортировку грузов судами через Суэцкий канал. В этом случае основной транзитер, Россия, получит значительные материальные выгоды от транспортировки грузов через ее территорию. Да и сама Россия может использовать эту сквозную транспортную артерию для своих внутренних нужд при наличии соответствующих отводов от нее в различные регионы. Важность этого для России несомненна в силу ее необъятной территории, громадного количества труднодоступных месторождений различного рода и, вместе с тем, отсутствия густой дорожной сети, либо вообще отсутствия всякой дорожной сети.
  В частности, одним из таких отводов может быть продленная к северу Байкало-Амурская магистраль, поскольку большинство крупных месторождения Восточной Сибири до сих пор не разрабатываются. Актуальность предложенного нами технического решения обусловлена в дополнении к отмеченному выше тем, что, в отличие от долгостроя насыпной железной дороги, свайная эстакада может быть быстро смонтирована из типовых блоков в закрытом варианте для того, чтобы температурные перепады (зимние морозы, летняя жара) практически не влияли на состояние путей и подвижного состава. Кроме того, на состояние свайной дороги не влияет наличие на данной территории вечной мерзлоты. А сама закрытая эстакада может быть использована частично на нижнем уровне и полностью на втором уровне для перемещения автомобильного транспорта в стабильных температурных условиях. При необходимости там же могут быть подвешены и закреплены трубопроводы и кабели. Таким образом, магистраль получается комбинированной, надежной, многофункциональной и безальтернативной, так как другие дороги в Сибири построить или невозможно, или они будут ненадежными и неэффективными. Данная конструкция позволяет также быстро и надежно соединить Транссибирский коридор с Якутском, Магаданом, Чукоткой, Камчаткой, о чем ранее даже думать не могли.
  Подобные отводы от Транссибирского коридора могут быть сделаны в сторону стран Средней Азии вплоть до Ирана через Казахстан и Туркмению.
  Транспортный коридор на основе предложенной комбинированной свайной двухэтажной магистрали-эстакады безостановочного движения на основе стального каркаса может быть быстро и сравнительно недорого проведен, например, на севере России от Архангельска через Пермь до Соликамска. Эта магистраль значительно сократит расстояние перевозок между скандинавско-балтийским и восточноазиатским регионами, а также она позволит освоить целый ряд крупных природных месторождений. Эта трасса создаст кратчайший выход из Республики Коми на Урал, а с Урала - на Архангельск, Карелию, порты Финляндии. О преимуществах установки новой конструкции в суровых северных условиях мы уже писали выше.
  Перспективным транспортным коридором для реализации предлагаемой конструкции является Трансамазонское шоссе, длина которого составляет 5,5 тыс. км и которое представляет собой главным образом грунтовую дорогу. Свайная комбинированная эстакада может решить все основные проблемы перемещения грузов и автомобилей с побережья Атлантического океана к Тихому океану и обратно.
  Громадные и слабо населенные территории Канады так же могут быть освоены в значительной степени с помощью предложенной нами конструкцией.
  Следует также отметить возможность применения подобной свайной двухэтажной конструкции в качестве путепровода для безостановочного движения по нему практически любого числа автомобилей, трамваев в городских условиях и железнодорожного транспорта вместе с автомобилями в местах пересечения магистралей, над естественными препятствиями и т.д.
  Объемы установки протяженных комбинированных магистралей на стальной основе и применением в качестве дорожного покрытия сталефибробетона на многих направлениях потребуют значительного объема металлопроката и цемента, что само по себе, кроме, конечно, интенсификации грузоперевозок, резко оживит металлургическую и цементную отрасли и послужит немаловажным фактором в смягчении существующего кризиса.
  До сих пор неизвестны конструкции недорогих, быстро строящихся компактных транспортно-транспортирующих магистралей (КТТМ), объединяющих в одном объеме железнодорожные колеи, полосы движения автомобилей, трубопроводы, линии связи и другие навески.
  Подобные КТТМ могли бы, в частности, обеспечивать непрерывную проводку контейнерных грузов из Европы в Азию и обратно, из Южной Америки в Северную Америку, безостановочное движение автомобилей по коридору в любую погоду и при любой загрузке трассы, перекачку жидких сред по трубопроводам и передачу информации по проводам.
  Что касается раздельных железных дорог, автомагистралей, линий связи, трубопроводов, то даже соединенные в одном транспортном коридоре, они имеют целый ряд существенных недостатков.
  Они изымают из оборота землю, которая в ряде регионов является единственным источником существования многих тысяч людей.
  Наземные системы указанного типа в значительной степени нарушают экосистему как при прокладке, так и при эксплуатации.
  Транспортные наземные артерии могут быть легко заблокированы, например, из-за проседания грунта под дорогой, землетрясений, заносов песком, размывов дождями, разрушений дорожного полотна вследствие мороза, жары, перепадов температур и т.п.
  Не обеспечивается проводка наземных дорог на любых грунтах и в любых условиях, начиная от вечной мерзлоты и заканчивая пустынями.
  Движение по железной дороге не скоординировано с движением автомобилей по автомагистралям. В частности, не обеспечивается выбор для водителей автомобилей - перемещаться ли им самостоятельно или погрузить автомобиль на платформу и часть пути проделать вместе с автомобилем на поезде.
  При перегрузке автотрассы возникают заторы и пробки.
  Указанные трудности и недостатки традиционных дорожных систем являются вполне преодолимыми, если использовать простую свайную двухэтажную дорожную конструкцию на стальном каркасе, со стальными пролетами, буферными полосами и связанными этажами [1].
  Эта конструкция может использоваться и как городской разгрузочный путепровод [2], и как городская надземная беспробочная магистраль [3], и как компактная транспортная магистраль, объединяющая в своем объеме системы для непрерывного движения поездов, автомобилей, жидких сред по трубопроводам и т. д. [1].
  Таким образом, транспортный коридор может содержать не раздельные наземные транспортные системы, но может содержать комбинированную по высоте и ширине свайную КТТМ, которая в условиях холодного или дождливого климата выполняется в виде крытого сверху или закрытого также по бокам двухуровневого сооружения.
  При двустороннем движении она, в среднем, содержит по две полосы движения для автомобилей в каждую сторону на нижнем уровне и по одной железнодорожной линии в каждую сторону на этом же уровне (всего 4 автомобильных полос движения и две железнодорожные колеи).
  Наряду с полосами движения преимущественно для грузовых автомобилей, на нижнем уровне предусмотрены две буферные (резервно-технические) полосы. Буферные полосы применяются на магистрали только для въезда, съезда автомобилей и объезда ими мест аварий или ремонта.
  Так же на нижнем уровне имеется по одной резервной (буферной) колее в каждую сторону движения поездов по краям платформы. Эти полосы, в основном, используются для перевода на них поездов в случае аварий, запланированных и вынужденных остановок, чем обеспечивается безостановочное движение составов по колеям движения.
  Таким образом, на нижнем уровне, как минимум, предусмотрены 4-е железнодорожных колеи, причем буферная колея и колея движения так или иначе через определенные интервалы связаны мyежду собой переездами с соответствующим автоматическим оборудованием.
  На верхнем уровне имеется по три полосы движения в каждую сторону для автомобилей и по одной буферной полосе на краях платформы.
  Всего на обоих уровнях имеется: 2 колеи для движения поездов, 10 полос движения для автомобилей, 2 буферных колеи для поездов и 4 буферных полосы для автомобилей.
  Конструкция является устойчивой при землетрясениях, она также не затапливается при наводнениях и быстро собирается из типовых секций. Ресурс конструкции - порядка 100 лет. Экономическая оценка затрат на монтаж компактной двухуровневой эстакады из металлопроката как основы транспортно-транспортирующего коридора показала, что они составляют для описанного выше варианта порядка $10млн. на километр при условии изготовления типовых секций сооружения промышленным способом и их сборки свинчиванием (на болтах) с минимумом сварки.
  Экологическая чистота сооружения в случае необходимости обеспечивается регулярной установкой в ее закрытом пространстве вытяжек с разрядниками-нейтрализаторами вредного выхлопа.
  Подобная конструкция может устанавливаться и над основными городскими магистралями, за счет чего возникают два дополнительных уровня, связанных между собой и наземным уровнем, что в 3-4 раза увеличивает пропускную способность магистралей в части легковых автомобилей, которые могут перемещаться по ней без пробок и заторов, а грузовой и общественный транспорт, например, может перемещаться по наземным магистралям. Вместе с тем конструкция, при необходимости, может служить для проводки по наиболее загруженным направлениям дешевых надземных авто- или электропоездов, своего рода аналога метрополитена [3,4,5].
  Железнодорожные составы смогут перемещаться по своей полосе движения с минимально возможными интервалами, поскольку рядом с этой полосой находится резервная полоса, регулярно связанная с полосой движения, на которую вследствие этого практически в любом месте и в любое время можно съехать для остановки, разгрузки, погрузки или при аварии, что не препятствует движению остальных поездов по полосе движения.
  Это означает, что эффективность перевозок существенно возрастает, расходы многократно снижаются. То есть поток контейнерных грузов в составах при наличии соответствующих терминалов идет непрерывно с одинаковой скоростью, и доставка контейнеров, например, из Азии в Европу, обходится в десятки раз дешевле.
  Конструкция, позволяющая объединить в одном компактном объеме потоки основных наземных транспортных средств и транспортируемых сред, вместе с тем внутри объема их разделяет - один транспортный поток в виде легковых автомобилей направляется в основном на второй и последующие этажи магистрали-эстакады, другие транспортные потоки в виде сравнительно тяжелого грузового транспорта из отдельных единиц и составных поездов направляются на первый этаж.
  Грузовики сначала без задержек въезжают на эту буферною полосу, а затем в удобный момент вклиниваются в общий транспортный поток на смежную полосу движения, причем у них имеется выбор - кроме переезда на соседнюю полосу движения грузовики, продвигаясь дальше по резервно-технической полосе могут съехать на наземную дорогу, переехать на второй этаж, а также объехать место возможной аварии.
  Легковые автомобили могут въезжать по соответствующим въездам-пандусам на первый этаж и перемещаться по нему вместе с грузовыми автомобилями, а также переезжать на второй и последующие этажи, предназначенные большей частью для них, последовательно по внутренним переездам с применением волнообразной полосы с уплощением или по межэтажным подвесным переездам-пандусам, а в случае заполненных транспортом полос движения первого этажа въезжать сразу на второй или последующие этажи магистрали-эстакады и съезжать с них соответственно по въездам и съездам-пандусам с наземных дорог и на наземные дороги. Рядом с обеими, как минимум, полосами движения для автомобилей второго и последующих этажей размещены резервно-технические полосы, служащие для обеспечения безостановочного движения автомобилей по основным полосам движения без пробок и заторов, поскольку резервно-технические полосы используются только для въезда на полосы движения, съезда с них, переезде на другие этажи, а также при объезде мест аварий или ремонта [5,6].
  
  Пропускная способность магистрали-эстакады зависит от числа полос движения на каждом этаже и от числа этажей, а конструкция с внутренними и/или внешними переездами обеспечивает быстрое распределение автомобилей по этажам. При этом в процедуре перемещения легковых автомобилей, и до некоторой степени - грузовых автомобилей по КТТМ имеется выбор: они могут перемещаться не только, как это было сказано выше, по выделенным для этого полосам движения, но и въезжать при остановке поездов на прицепленные к составам открытые платформы для транспортировки автомобилей на расстояния, определяющиеся только местом остановок поездов.
  КТТМ в виде многоуровневой магистрали-эстакады характеризуется еще и возможностью согласования притока автомобилей с боковых подъездов к ней с ее пропускной способностью и предварительного согласования оттока автомобилей с магистрали-эстакады с пропускной способностью отходящих от магистрали-эстакады трасс, что при максимальной загрузке магистрали-эстакады, например, в часы пик или на перегруженной трассе не приведет к приостановке въезда автомобилей на магистраль-эстакаду и приостановке съезда автомобилей с нее.
  Однотипность секций эстакады, возможность изготовления всех ее элементов в промышленных условиях в основном из сравнительно недорогого металлопроката обеспечивают быструю сборку и установку эстакады, а также ее низкую себестоимость.
  Возможность размещения всех полос движения эстакады в закрытом объеме с использованием вытяжек с нейтрализаторами вредного выхлопа позволяет понизить шум и загрязненность воздуха вне эстакады, а также защищает полосы движения от воздействия окружающей среды, удлиняя срок ее службы без капитального ремонта в несколько раз по сравнению со сроком службы дорожных покрытий обычных открытых магистралей [1].
  Подобные КТТМ в виде многоуровневых магистралей-эстакад для вновь прокладываемых дорожных трасс делают ненужным строительство обычных наземных магистралей с формированием дорогостоящего многослойного дорожного полотна и его последующий дорогостоящий ремонт, причем устанавливать магистрали-эстакады можно и на низкой высоте над самой поверхностью земли, поднимая их уровень только при пересечении с другими магистралями и сооружениями. Малоэтажная магистраль-эстакада к тому же дешевле аналогичной по числу полос движения наземной дорожной магистрали, имеет большую пропускную способность по сравнению с наземной магистралью той же ширины и может устанавливаться при сравнительно небольших затратах в местах, где дороги строить затруднительно и чрезвычайно затратно.
  Рассматриваемая конструкция магистрали-эстакады позволяет также въезды-пандусы, съезды-пандусы и подвесные переездные участки для автомобилей между этажами монтировать так, как это диктуется обстановкой и на любых расстояниях друг от друга, например, достаточно часто для густонаселенной местности и достаточно редко для междугородних трасс.
  Возможность монтажа въездных и съездных участков с внешних сторон эстакады не только от наземного дорожного покрытия до первого этажа, но и, например, от наземного покрытия до одного из средних этажей или верхнего этажа, обеспечивает быстрый въезд и съезд транспортных средств, а также быстрое перемещение их на менее загруженные транспортными средствами полосы движения эстакады верхних этажей [1,3].
  Использование подобных компактных конструкций на больших расстояниях очевидно многократно дешевле как по прокладке, так и по эксплуатации, чем прокладка и эксплуатация автомагистралей, железных дорог, ЛЭП, линий связи, трубопроводов и т.п. в разнесенном виде.
  Кроме того, замкнутое пространство магистрали-эстакады позволяет организовать с применением уже известных средств движение автомобилей и поездов без участия водителей.
  Компактные транспортно-транспортирующие коридоры этого типа можно проводить в зависимости от условий в обе стороны в виде отдельных магистралей одностороннего движения или в виде единых магистралей двустороннего движения.
  С учетом известных статей расходов себестоимость 1 км оснащенной двухэтажной магистрали-эстакады составит около $10,1 млн.
  В эту сумму не входят монтаж и навеска трубопроводов, монтаж линий связи непосредственно на эстакаде и т.д., поскольку они могут не входить в состав конструкции конкретной КТТМ или осуществляться отдельно или в другие сроки.
  В частности, сооружение подобной компактной и эффективной КТТМ между Петербургом и Москвой (650 км) по себестоимости обойдется только в $ 6,5 млрд., то есть, в 2,6 раза дешевле, чем проектируемая наземная автомагистраль (550 млрд. руб., или $18 млрд.) с меньшим числом полос движения. Необходимо также учитывать быстроту ее установки (порядка одного года).
  Масса нагрузки конструкции на вертикальные опоры составит: 5700 (сталь) + 6040 (бетон) = 11740 т. К этой массе может добавиться масса трубопроводов. Если число веток трубопроводов составит 4 при диаметре трубы 1 метр и толщине стенки трубы порядка 10 мм, то масса трубопроводов без содержимого составит 1000 тонн, а с содержимым (вода) 4200 тонн, что увеличит нагрузку до 15940 тонн.
  На верхнем уровне на шести полосах движения может находиться одновременно до 300 легковых автомобилей массой в среднем 2 тонны каждая, то есть всего - 600 тонн. На четырех полосах движения нижнего уровня может находиться одновременно до 200 грузовых автомобилей массой в среднем 10 тонны каждая, то есть всего - 2000 тонн. Максимальная масса автомобилей на 1 км сооружения может составить порядка 2600 тонн.
  На нижнем уровне на двух полосах движения и в предельном случае еще и на двух резервных полосах могут находиться груженые железнодорожные составы. Масса стандартного крытого вагона 30 т, грузоподъемность - 70 т. Общая масса - 100 т. На один километр вагонов длиной 14 метров каждый в сцепке может приходиться около 66 вагонов. Таким образом, в предельном случае на четырех путях может находиться масса 26400 тонн.
  Масса двухуровневой магистрали-эстакады с указанной предельной загрузкой составляет порядка 45 тысяч тонн. Она может быть нагрузкой 100 стальных колонн диаметром 50 см, сечением каждой колонны 44300 мм². На общую площадь колонн-опор по сечению 4430000 мм² действует 450000000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 101 н/мм². При пределе прочности стали 600н/мм² конструкция имеет 6-кратный запас прочности.
  В заключение скажем: главным для движения железнодорожных составов по транспортному коридору с использованием КТТМ и соответственно - с использованием буферных путей является его безостановочность. Это с экономической позиции выгодно для переброски на большие расстояния практически любого объема контейнерных грузов при наличии соответствующих терминалов. Поэтому, если установить КТТМ над действующей железнодорожной магистралью, пропускная способность которой низка, или рядом с ней, например, Транссибирской магистралью, то можно воспользоваться уже готовой железнодорожной инфраструктурой, несколько модифицировав ее и увеличив терминалы.
  Причем использовать имеющиеся в КТТМ колеи движения в этом случае наиболее целесообразно только для безостановочного перемещения составов с контейнерами. Остальные пассажирские и грузовые поезда можно, как и прежде, пропускать по наземной магистрали.
  Тезисное изложение материала предполагает при соответствующем интересе более детальное ознакомление с данной проблематикой, например, на сайте www.proza.ru и сайте www.ecolife.ru
  
  
  
  
  
  
  Библиография
  
  1.Низовцев Ю.М., Низовцев А.Ю. Комбинированная транспортная магистраль, объединяющая в одном объеме на двух связанных уровнях железнодорожные и автотранспортные полосы движения, трубопроводы, линии связи и другие коммуникации. Экономическая оценка. Россия. Москва. Бюллетень транспортной информации. 02- 03.2013г.
  2. Низовцев Ю.М., Низовцев А.Ю. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка. Россия. Москва. Бюллетень транспортной информации. 11.2012 - 01.2013гг.
  3. Заявка PСТ/RU/2009/000661 (WO 2011/068430) "Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях". 2011г. Макаров Ю. Ф.
  4. Низовцев Ю.М. О преобразовании магистралей крупных городов на примере Москвы в магистрали с безостановочным движением и практически неограниченной пропускной способностью. Россия. Москва. Бюллетень транспортной информации. 05.2013г.
  5. Низовцев Ю.М. Сравнительный анализ основных вариантов организации безостановочного движения на городских магистралях. Россия. Москва. Бюллетень транспортной информации. 04.2013г.
  6. Макаров Ю. Ф., Низовцев Ю.М. Разработка технических решений для реализации принципа безостановочного движения автомобилей по магистралям (без заторов и пробок). Россия. Москва. Бюллетень транспортной информации. 11.2013г.
  
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"