Неспешный транспорт

Канатная тяга фуникулёров не теряет актуальности уже полтора века
04.06.2020
Алексей Батырь

Среди всех видов транспорта один из самых энергоэффективных - двухвагонный фуникулёр. В нём большая часть силы, необходимой для подъёма одного вагона в гору, создаётся тяжестью другого вагона, одновременно спускающегося с горы. Сегодня в мире насчитывается около четырёх сотен фуникулёрных подъёмников, причём некоторые из них даже работают на гидравлической энергии.

Симметричная схема

Первые фуникулёры (другое название - рельсовые канатные дороги) начали появляться в развитых странах во второй половине XIX века, когда уже существовал железнодорожный транспорт, а промышленность освоила производство прочных стальных тросов. Такой фуникулёр был устроен довольно просто. На крутом склоне уложены рельсы, по которым одновременно ходят два безмоторных пассажирских вагона (иногда - два коротких поезда), соединённых тросом. Трос перекинут через шкив, расположенный на верхней станции. Пока один вагон поднимается, другой спускается, и наоборот. Часто оба вагона катаются по одной колее, раздвоенной ровно посередине склона, чтобы они могли разойтись друг с другом. Может использоваться и трёхрельсовая схема (средний рельс для обоих вагонов общий).

Два вагона уравновешивают друг друга

Немало фуникулёров, изначально построенных в XIX веке, действуют до сих пор, конечно же в модернизированном виде. Строятся также новые фуникулёры, причём вагоны проектируются специально под каждый маршрут с учётом крутизны склона и требуемой вместимости кабин.

Как мы уже отметили, двухвагонные фуникулёры обладают отличной энергоэффективностью: поднимающаяся и спускающаяся кабины почти полностью уравновешивают друг друга. Ещё одно достоинство этого транспорта - экономичность. Вместо горного серпантина действует короткая прямая дорога, зачастую одноколейная, что помогает экономить строительные материалы и земельные площади.

Отмеченные достоинства двухвагонных фуникулёров привлекли внимание горнодобывающих компаний, которые использовали вагонетки для транспортировки породы из шахт на горно-обогатительные комбинаты и на станции железной дороги.

На гидротяге

Некоторые рельсовые канатные дороги поднимают людей наверх практически без затрат энергии, расходуя лишь воду. Сила, которая необходима для преодоления трения и перемещения вагонов, возникает, когда бак в вагоне на верхней станции наполняют водой. Перед отправкой поезда работнику станции посредством электрозвонка снизу передают информацию о том, сколько пассажиров поедет наверх, и он вычисляет, какое количество воды нужно залить в бак (примерно по 80 литров на каждого взрослого человека). Когда вода залита, верхний вагон становится немного тяжелее нижнего, и после снятия с тормоза оба они движутся исключительно за счёт гравитации. По прибытии вниз бак опоражнивают, после чего процесс повторяется.

Вагон фуникулёра в Фрибурге, под пассажирской кабиной - водяной бак

Большинство систем с уравновешивающими водяными баками в какой-то момент было заменено на электроприводные. Например, на водяной тяге с 1900-го по 1935-й работал фуникулёр в Париже на холме Монмартр, перевозя по миллиону пассажиров в год. На гору вода закачивалась насосами, работающими от паровых турбин. Сегодня монмартрские вагончики приводятся в движение лебёдками с электродвигателями мощностью 130 кВт.

Некоторые рельсовые канатные дороги на водяной тяге существуют более ста лет и до сих пор находятся в эксплуатации. Скажем, в городе Брага (Португалия) фуникулёр действует с 1882 года, в немецком Висбадене - с 1888-го.

Перпетуум мобиле

В большинстве случаев воду на гору закачивают насосы, расходуя энергию, но есть примеры и энергетически нейтральных систем. Так, в Фрибурге (Швейцария) 120-метровый фуникулёр работает без насоса. От водоочистных сооружений к верхней станции подведена труба со сточными водами, которые переправляются из верхней части города в нижнюю. Вода сначала попадает в накопительный резервуар ёмкостью сто кубометров, а затем уже наполняет бак верхнего вагона.

В Линмаусе (Северный Девон, Великобритания) вода забирается из реки наверху и потому насос для её закачки в гору не нужен. Более того, там применена реверсная схема наполнения баков. На нижней станции из бака выливают часть воды, после чего вагон на верхней площадке начинает перевешивать, создавая необходимую тягу.

Однако у гидропривода есть существенный недостаток: он не работает при отрицательных температурах.

Современные одновагонные фуникулёры (иное название - наклонные рельсовые подъёмники) приводятся в действие электрическими моторами. Лебёдка на верхней станции попеременно тянет и отпускает вагон, привязанный к канату, каждый раз расходуя энергию. Пренебрежение энергоэффективностью, по всей видимости, объясняется тем, что фуникулёры - это вспомогательный транспорт. Они перевозят людей на небольшие расстояния (несколько сотен метров) и используются преимущественно для доставки туристов и экскурсантов. Здесь главное - зрелищность, а эксплуатационные расходы не имеют большого значения.

В Сочи фуникулёры были построены при двух санаториях, чтобы отдыхающие могли, не напрягаясь, спуститься от жилого корпуса к пляжу и подняться обратно.

Трамваи на канатах

Помимо этого существуют канатные трамваи. С фуникулёрами их роднит то, что приводной двигатель с редуктором размещён на конечной станции. Привод осуществляется через закольцованный трос, уложенный в жёлоб между рельсами. В отличие от вагонов фуникулёра, жёстко соединённых с тросом, вагон канатного трамвая цепляется за трос специальным захватом. Благодаря этому на линии бывает несколько вагонов, причём каждый из них может останавливаться в любой момент независимо от других. Недостаток системы - постоянная скорость движения по всей трассе.

Канатный трамвай в Сан-Франциско

Любопытно, что линии канатных трамваев могут пересекаться на перекрёстках. Проезжая место пересечения, водитель отпускает захват, чтобы не повредить поперечный трос. Вагон в этот момент движется по инерции. Линии могут также поворачивать, для чего в желобах размещают ролики. На конечных станциях вагоны разворачиваются.

Канатные трамваи когда-то ездили по улицам в городах с холмистым рельефом, заменяя там обычные трамваи. Сегодня сохранился только один трамвай на канатной тяге, действующий в Сан-Франциско.

Источник: Энерговектор

Читайте другие наши материалы