Kas tas ir — kelāns?
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||
|
Tehnisko zinātņu kandidāts ILGAITIS PRŪSIS atsūtīja uz «PJ» redakciju savas idejas pieteikumu: viņš izdomājis transporta veidu, ko nosaucis par KELĀNU. Tas, viņaprāt, varētu būt alternatīvs variants Rīgas metro būvei. Par kelānu vēl nav plaši rakstīts. Mēs, protams, neuzņēmāmies atbildību par kelāna ieviešanu, bet iespējams, ka speciālisti var smelties no I. Prūša idejas ko noderīgu…
***
Metro ir pagājušā gadsimta izgudrojums. Divdesmitajā gadsimtā uzlabots ir viss, ko var uzlabot, — tehnika, vagoni, atsevišķi mezgli, bet metro darbības princips ir palicis nemainīgs: pa pazemes tuneļiem brauc vilciens, kurš apstājas pie katras stacijas, pārvadā tikai pasažierus. Metro efektivitāti pasažieru pārvadāšanā nosaka tas, ka pilsētas apstākļos nav jāapstājas pie katra krustojuma. Tādēļ metro kustības ātrums ir 35 kilometri stundā.
Jebkura transportlīdzekļa efektivitāti nosaka laika vienībā pārvadātās kravas (pasažieru) daudzums. Ja ir lielāks ātrums, var iztikt ar mazāku transportlīdzekļu skaitu: tāpēc transporta izdevumi samazinās. Fakts, ka tehniskais ātrums ir apmēram piecas reizes lielāks par kustības ātrumu, norāda uz milzīgajām iekšējām rezervēm, ko sevī slēpj mūsdienu tehnika. Šo rezervju zemā izmantošanas efektivitāte ir izskaidrojama ar transporta organizāciju (tehnoloģiju), ko nosaka visa transporta sistēma. Transporta sistēma sevī ietver visu pārvadāšanai nepieciešamo: transportlīdzekli (vilcienu), ceļus (sliedes), stacijas, tuneļus, tiltus utt. No tā izriet, ka nav jēgas radikāli uzlabot kādu atsevišķu transporta sistēmas elementu (autobusa ātrumu), ja viss pārējais paliek nemainīgs (ielu tīkls ar krustojumiem). Lokāli uzlabojumi neko daudz nedod. Lai iegūtu lielu efektu, jāmaina visa transporta sistēma, visa transporta organizācija. Tas nozīmē, ka jāievieš pilnīgi jaunas transporta sistēmas, kas ir brīvas no veco sistēmu trūkumiem. Teiktais visā pilnībā attiecas arī uz metro.
Metro vilciens brauc pa tuneli, gar kuru ir izvietotas stacijas. Kamēr viens vilciens stāv, otrs garām pabraukt nevar. Ja rodas kļūme signalizācijas, bremžu vai citā sistēmā, iespējama katastrofa. Laiku pa laikam tādas katastrofas arī notiek. Metro vilciens braukdams dzen sev pa priekšu tunelī esošo gaisu. Lai tā pretestība būtu mazāka un gaiss varētu brīvi noplūst gar vilciena sāniem, metro tunelis ir jātaisa ar daudz lielāku diametru nekā vilciena diametrs. Tas stipri sadārdzina būvdarbus. Metro vilciens, bremzējot un pēc tam uzņemot gaitu katrā stacijā, nelietderīgi zaudē daudz enerģijas. Vilciena masa ir ļoti liela (simtiem tonnu) salīdzinājumā ar pasažieru masu (simti kilogramu), kas katrā stacijā iekāpj vilcienā vai izkāpj no tā. No enerģētikas viedokļa lietderīgi tiek izmantota tikai apmēram viena tūkstošā daļa no kopējā enerģijas patēriņa. Vai XXI gadsimtā varēs atļauties tādu izšķērdību? Līdz šim izmantotās enerģijas atjaunošanas (rekuperācijas) metodes ir mazefektīvas, ar zemu lietderības koeficientu. Metro vilcienu ātrumu nav iespējams radikāli palielināt. Ātruma palielināšana ir saistīta ar to, ka palielinās gaisa pretestība tuneļos. Ir vai nu stipri jāpalielina elektrodzinēju jauda (palielinās ekspluatācijas izdevumi), vai arī jāpalielina tuneļu diametrs (palielinās celtniecības izmaksas). Abos gadījumos samazinās metro rentabilitāte. Arī tagad tā ir ļoti zema — Maskavas metro atmaksāšanās laiks ir 36 gadi.
Ar šiem piemēriem pietiek, lai parādītu, ka metro savas potenciālās iespējas ir izsmēlis. Pirms simt gadiem metro bija ļoti moderna un efektīva transporta sistēma, bet ieiet XXI gadsimtā ar jaunbūvētu XIX gadsimta tehnikas paraugu, kaut arī šī tehnika būtu vai desmit reizes modernizēta XX gadsimta gaitā, manuprāt, nav visai tālredzīgi. Ja mēs gribam noskaidrot, kādam jābūt XXI gadsimta transportam, mums jāvienojas par to, kāds ir ideāls pilsētas transports. Ideālam transportam, manuprāt, vajadzētu būt šādam: tas nepiesārņo apkārtējo vidi (tramvajs, trolejbuss, elektriskais vilciens); individuāli lietojams, pastāvīgā braukšanas gatavībā (personiskais auto); nepārslogo ielas (apakšzemes tramvajs, metro); ātrs (personiskais auto, metro); vienkārša, automātiska vadīšana (lifta kabīne); var pārvadāt gan cilvēkus, gan kravu (personiskais auto, lifts); lēts (tramvajs, trolejbuss, lifts); avārijdrošs (velosipēds); enerģiju patērē tikai kravas (pasažieru) pārvadāšanai (lifts).
Metro trūkst vēl daudzas no šīm īpašībām, jo metro tās nemaz nevar būt. Tādēļ, izmantojot labākos pasaules sasniegumus, jau pirms 10 gadiem pie mums Rīgā tika radīti pamati tādai transporta sistēmai, kura maksimāli atbilst šim ideālam. Es to nosaucu par KELĀNU. Pēc būtības tas ir automātiskā metro savienojums ar individuālo automašīnu.
Kas ir kelāns? Tas ir mazs vagoniņš 6—10 pasažieriem, (ietilpība kā mikroautobusam). Līdzīgi metro tas pārvietojas pa tuneļiem, bet atšķirībā no metro katrs vagoniņš pārvietojas individuāli. Tas nozīmē, ka kelāns brauc uz to staciju, ko pasažieris norādījis, pa ceļam nekur citur neapstājoties. Vagoniņa mazā masa un tas, ka ikvienā stacijā nav jābremzē, nodrošina enerģijas ekonomiju. Vēl vairāk — enerģiju var uzkrāt un pēc tam atkal izmantot. Nepieciešams tikai, lai maģistrālie tuneļi atrastos dziļi pazemē, bet stacijas – virs zemes. Kelāns, braukdams uz augšu pa stacijas tuneli, nobremzējas un tādējādi uzkrāj potenciālo enerģiju, bet, uzsākot gaitu, brauc no stacijas uz leju (kā ar slēpēm no kalna) uz maģistrālo tuneli. Uzkrātā potenciālā enerģija pārvēršas kinētiskajā — ātruma enerģijā. Tas neprasa nekādas papildu ierīces. Tas dod iespēju ietaupīt apmēram 70 procentus no tradicionālo transportlīdzekļu patērētās enerģijas. Ja kelāna ātrums ir 150—200 kilometru stundā, tad maģistrālajiem tuneļiem ir jābūt 50 līdz 100 metru dziļumā, t. i., iežos, kas Rīgas apstākļos ir piemēroti tuneļu ierīkošanai ar mazām izmaksām.
Vadības sistēma ir tikpat vienkārša kā liftam. Uz vagoniņa sienas ir Rīgas karte, uz kuras attēlotas kelāna stacijas. Nospiežot attiecīgu podziņu, kas atbilst stacijai, uz kuru jābrauc, pasažieri dod komandu kelānam braukt turp. Tikpat vienkārši kelānu izsauc. Kad kelāns piebraucis, automātiski atveras durvis. Principā nekas neatšķiras no lifta vadības sistēmas. Vienīgā atšķirība — lifts brauc vertikāli, bet kelāns — horizontāli.
Tuneļu tīkls. Metro maģistrāle sastāv no diviem paralēliem tuneļiem. Pa vienu vilciens brauc turp, pa otru — atpakaļ. Kelāna maģistrāli veido viens lokveida tunelis ar garumu 4,8 kilometri un platumu 1,6 kilometri. Tādi izmēri ir optimāli, ja ātrums — 150 līdz 200 kilometri stundā. Tad attālums starp stacijām ir 1,6 kilometri. Tas nozīmē, ka pasažieru vairākumam ir jāiet kājām puskilometru, vistālākā 0,8 — 1 km (8—10 minūtes). Viena šāda kelāna maģistrāle apkalpo 20 km2 teritoriju. Metro maģistrāle apkalpo divreiz mazāku teritoriju, jo abi tuneļi ir blakus. Metro tuneļu diametrs ir 5,6 metri, šķērsgriezuma laukums 24 m2. Kelāna tunelis ir taisnstūrveida 3,3x3 m, šķērsgriezums 10 m2. Tādēļ kelāna tunelis izmaksā gan drīz 2,5 reizes lētāk nekā metro tunelis. Rēķinot uz apkalpojamās teritorijas platību, kelāns izmaksā piecas reizes lētāk. Tas nozīmē, ka celtniecībai vajag piecreiz mazāk darbaspēka nekā būvējot metro. Savienojot savstarpēji četras kelāna maģistrāles, iegūst kelāna mezglu, kurš apkalpo 8x8 kilometrus lielu teritoriju. Kelāna ceļa tīklu veido savienoti mezgli. Rīgai, ietverot piepilsētas zonu līdz viena kilometra attālumam, vajag apmēram četrus mezglus.
Tuneļu tīkls dod iespēju to būvēt pa daļām un paplašināt pēc vajadzības. Tālākā nākotnē tuneļu tīkls varētu plesties no Zvejniekciema austrumos līdz Tukumam rietumos un Jelgavai, Ogrei dienvidos, ietverot visu piepilsētu zonu.
Kelāna stacijas izvietotas divreiz retāk nekā tagad trolejbusa pieturas. Metro stacijas ir trīs reizes retāk.
Braucot no Berģiem uz Babīti, kelāns pa tuneļu tīklu veic 36,6 km garu ceļu. Ja ātrums ir 150 —200 km/h, tad, apstājoties katrā pieturā, vajag 15—20 min., bet, braucot bez pieturām (ekspresis), — 11 — 15 min. Braucot no vistālākās Rīgas nomales līdz centram, vajag 5 — 7 min.
Satiksmes drošību, ja ir tik liels ātrums, nodrošina gaisa spilvens, kurš veidojas starp jebkuriem diviem kelāna vagoniem. Kelāna vagoni, atšķirībā no metro, aizņem visu tuneļa šķērsgriezumu — līdzīgi virzulim cilindrā. Tas vienlaikus dod iespēju samazināt (divarpus reizes) tuneļa šķērsgriezumu un tātad arī izmaksas. Gaisa spilvens nodrošina arī to, ka visiem vagoniem ir vienāds ātrums. Tādēļ sadursmes principā nav iespējamas. Ja kādam no vagoniem sabojājas ritošā daļa, tad gaisa spilvens to aizpūš pa tuneli līdz tuvākajai stacijai. Tādēļ avārijas situācijā vagons var apstāties tikai stacijā. Stacijā tunelis ievērojami paplašinās un — gaisa spilvens izzūd.
Motors kelāna vagonam nav vajadzīgs. Tā vietā starp sliedēm jāizvieto lineārie dzinēji, kas paātrina gaitas uzsākšanu. Tālāk vagonu dzen saspiestais gaiss, ko rada aizmugurē braucošie vagoni. Lai pieregulētu ātrumu, lineārie dzinēji ir vajadzīgi tikai atsevišķos tuneļu posmos. Tā kā dzinējam nav kustīgo daļu — kustas pats vagons, tad tam ekspluatācijas izdevumi ir niecīgi. Tātad kelāna vagons pēc būtības ir metāla kabīne uz riteņiem. Tik vienkārša tā uzbūve padara to ļoti lētu. Tādēļ kelāna vagonu skaits pēc tām pašām izmaksām kā metro var būt ļoti liels. Tas nodrošina minimālu gaidīšanu pieturvietās: 1 līdz 2 minūtes. Rīgas apstākļos vagonu izgatavošanu varētu nodrošināt RAF un Rīgas vagonu rūpnīca. Lineāro dzinēju izstrādāšanu varētu uzņemties Latvijas ZA Fizikas un citi institūti.
Satiksmes regulēšanai tuneļos jāizmanto specializēti mikroskaitļotāji, kas izvietoti pie katra tuneļu sazarojuma. Tos kontrolē lielāks procesors, kas optimizē tuneļu noslogojumu, t. i., lai kādā tuneļa posmā vienlaikus nebūtu pārāk daudz vagonu, kamēr citur ir tukšs. Pēc būtības tas ir ESM tīkls. Ar to izstrādāšanu varētu nodarboties ZA Elektronikas un skaitļošanas tehnikas institūts. Izgatavot tās varētu VEF un «Komutators».
Kravu pārvadāšana dod vislielāko tautsaimniecisko efektu. Metro tam neder. Kravas kelāns darbojas tāpat kā kravas lifts. Kravas kelāna vagonus var apgādāt ar automātisku izkrāvēju. Tas ievērojami samazina transportstrādnieku skaitu. Kravas vagoni dod iespēju pārvadāt gan konteinerus, gan piekrautas automašīnas. Jau celtniecības gaitā ir iespējams izvest izraktos iežus, pievest materiālus un būvdetaļas, izmantojot vagonus, kas pārvietojas automātiski. Ja būvdarbus uzsāk no vietas, kas ir tuvu pie būvdetaļu noliktavas vai grunts izgāztuves, tad var ievērojami samazināt transporta izdevumus, jo autotransports tad ir jāizmanto minimāli. Kelāna stacijās ir izdevīgi iekārtot lielus universālveikalus, kas tirgojas pēc preču paraugu principa. Pircēja izvēlēto preci veikalā uz letes piegādā dažu minūšu laikā tieši no noliktavas vai rūpnīcas ceha. Kravas kelāns var ievērojami palielināt preču apgrozījumu, jo pircējam nav jāskraida pa veikaliem. Automatizēta kravu pārvadāšana dod iespēju atbrīvot citiem darbiem apmēram 12 tūkstošus cilvēku. Tas dod lielu ekonomisko efektu Tādēļ kelāna atmaksāšanās laiks ir apmēram divi gadi (18 reizes īsāks nekā metro).
Darbaspēks kelāna celtniecībā ir vajadzīgs tikai sākumposmā. Salīdzinot ar metro, vajag piecreiz mazāk cilvēku. Tādēļ var iztikt ar to, kas mums ir. Pēc tam, kad kelāna pirmā kārta sāk darboties, daļa virszemes transporta kļūst lieka, jo dublē kelānu. Tādēļ to var likvidēt. Atbrīvojas darbaspēks, ko var izmantot vai nu ražošanā, vai arī kelāna būvē. Būvdarbus beidzot, no darba transportā atbrīvojas aptuveni 12,5 tūkstoši cilvēku. Pašlaik ražošanā strādā apmēram 81 procents strādājošo, bet transportā — 19 procenti. Pēc kelāna nodošanas ekspluatācijā, tā apkalpošanai, kā arī citos darbos transportā vajadzēs tikai 3 līdz 8 procentus strādājošo. Tas nozīmē, ka ražošanā nodarbināto skaitu varēs palielināt no 92 līdz 97 procentiem. Tas dod lielu ekonomisko efektu. Strādājošo skaita palielināšana ražošanā palielina arī nacionālo ienākumu.
Kelāns ir lēts transports. Tā izmantošana, salīdzinājumā ar tradicionālajiem pilsētas transporta veidiem, samazina transporta izdevumus par 8 līdz 9 procentiem. Netiešie ienākumi tautas saimniecībā veidojas no tā, ka samazinās izdevumi ielu seguma uzturēšanai un tīrīšanai, enerģijas patēriņš, zaudējumi avārijās, kravu pārvadāšanā iedzīvotājiem, izdevumi komunikāciju remontam utt. Tas viss kopā ir 5 līdz 6 procenti no nacionālā ienākuma. Tādējādi nacionālais ienākums pieaugs par 22 līdz 30 procentiem. Ja kelānu uzbūvē vienas piecgades laikā, tad jau celtniecības gaitā iegūtie ienākumi no ekspluatācijas Rīgā var par 750 miljoniem rubļu pārsniegt izdevumus celtniecībā.
Latvijā ir viss, kas nepieciešams, lai radītu patiešām modernu transporta sistēmu — gan zinātniskais, gan tehniskais potenciāls, gan pietiekama pieredze. Trūkst vienīgi koordinējošā orgāna, kura rīcībā būtu pietiekoši finansu resursi un plašas pilnvaras. Tādu orgānu būtu lietderīgi izveidot republikas Ministru Padomē kā transporta automatizācijas komiteju.
ILGAITIS PRŪSIS,
tehnisko zinātņu kandidāts
