Введение

Троллейбус (также известный как троллейбус, троллейбусный автобус, троллейбус без рельсов, трамвай без рельсов в 1910-х и 1920-х годах) — это электрический автобус, получающий питание от двух воздушных проводов (обычно подвешенных к придорожным столбам) с помощью пружинных токосъёмников. Для замыкания электрической цепи требуются два провода и два токосъёмника. Это отличается от трамвая, который обычно использует рельсы в качестве обратного проводника, нуждаясь только в одном проводе и одном токосъёмнике (или пантографе). Троллейбусы также отличаются от других видов электрических автобусов, которые обычно работают от аккумуляторов. Питание чаще всего осуществляется постоянным током напряжением 600 вольт, но существуют и исключения. В настоящее время около 300 троллейбусных систем функционируют в городах и посёлках 43 стран. Всего существовало более 800 троллейбусных систем, но одновременно работало не более 400.

История

Троллейбус появился 29 апреля 1882 года, когда доктор Эрнст Вернер Сименс продемонстрировал свой "Электромот" в пригороде Берлина. Этот эксперимент продолжался до 13 июня 1882 года, после чего в Европе последовало мало разработок, хотя отдельные эксперименты проводились в Соединенных Штатах. В 1899 году в Берлине был продемонстрирован другой аппарат, способный двигаться как по рельсам, так и вне их. Следующим этапом развития стала экспериментальная линия, открытая Луи Ломбардом Герином на Парижской выставке 1900 года после четырех лет испытаний, с кольцевым маршрутом вокруг озера Домней, перевозившим пассажиров. Маршруты были проложены в шести местах, включая Эберсвальде и Фонтенбло. Макс Шиманн 10 июля 1901 года открыл четвертую в мире пассажирскую троллейбусную систему, которая функционировала в Биелатале (Биельская долина, недалеко от Дрездена), Германия. Шиманн построил и эксплуатировал систему в Биелатале и считается разработчиком системы сбора тока с помощью тяговых башмаков, с двумя горизонтально параллельными контактными проводами и пружинными тяговыми башмаками, удерживающими их на проводах. Хотя эта система проработала лишь до 1904 года, Шиманн разработал современную стандартную систему сбора тока для троллейбусов. В первые годы существовало множество других методов сбора тока. В Великобритании насчитывалось 50 троллейбусных систем, крупнейшая из которых – в Лондоне. К моменту появления троллейбусов в Великобритании в 1911 году система Шиманна была хорошо зарекомендовавшей себя и наиболее распространенной, хотя система Cédès Stoll (Mercédès Électrique Stoll) была испытана в Вест-Хэме (в 1912 году) и в Кигли (в 1913 году). В США в начале XX века были построены небольшие системы троллейбусов без рельсов. Первая неэкспериментальная система представляла собой сезонную муниципальную линию, установленную возле пляжа Нантаскет в 1904 году; первая круглогодичная коммерческая линия была построена для освоения холмистой территории недалеко от Лос-Анджелеса в 1910 году. Троллейбус без рельсов часто рассматривался как промежуточный этап к трамваям. В США некоторые системы придерживались концепции "четырех видов транспорта", используя автобусы, троллейбусы, трамваи и метро (или надземное метро), в зависимости от загруженности маршрута. Автобусы и троллейбусы, в частности, рассматривались как системы начального уровня, которые впоследствии могли быть модернизированы до рельсового транспорта. Аналогичным образом, многие города Великобритании первоначально рассматривали троллейбусные маршруты как продолжение трамвайных маршрутов, где стоимость строительства или восстановления рельсов была неоправданно высокой, хотя это отношение значительно изменилось (в сторону рассмотрения их как полной замены трамвайных маршрутов) в годы после 1918 года. Троллейбусы без рельсов были доминирующей формой нового электрического транспорта после Первой мировой войны, с обширными системами, в частности, в Лос-Анджелесе, Чикаго, Род-Айленде и Атланте; Бостон, Сан-Франциско и Филадельфия до сих пор сохраняют парк всех четырех видов транспорта. Некоторые троллейбусные линии в Соединенных Штатах (и в Великобритании, как отмечалось выше) появились там, где трамвай или троллейбус не имел достаточного пассажиропотока для поддержания путей или их реконструкции. Подобным образом, предложенная трамвайная схема в Лидсе, Великобритания, была изменена на троллейбусную для снижения затрат. Троллейбусы сегодня встречаются редко в Северной Америке, но их использование широко распространено в Европе и России. Они остаются распространенными во многих странах, входивших в состав Советского Союза. Как правило, троллейбусы занимают промежуточное положение между трамваями и автобусами. Во всем мире около 300 городов или столичных районов на 5 континентах обслуживаются троллейбусами (подробности – в разделе "Использование и сохранение" ниже). Этот вид транспорта функционирует в крупных городах, таких как Белград, Лион, Пхеньян, Сан-Паулу, Сиэтл, София, Санкт-Петербург и Цюрих, а также в небольших городах, таких как Дейтон, Гдыня, Лозанна, Лимож, Модена и Зальцбург. По состоянию на 2020 год Киев, благодаря своей истории в бывшем Советском Союзе, имеет самую протяженную троллейбусную систему в мире, а другой бывший советский город, Минск, – самую разветвленную сеть маршрутов (которая также берет свое начало в советскую эпоху). Ландскрона имеет самую короткую систему по протяженности маршрутов, а Марианске-Лазне – самый маленький город, обслуживаемый троллейбусами. Шанхайская троллейбусная система, открытая в 1914 году, является старейшей действующей системой в мире. Маршрут №52 Крымского троллейбуса имеет протяженность 86 км и является самым длинным троллейбусным маршрутом в мире. См. также "Использование троллейбусов по странам". Транспортные управления некоторых городов в последние годы сократили или прекратили использование троллейбусов, в то время как другие, стремясь добавить или расширить использование транспортных средств с нулевым уровнем выбросов в городской среде, открывают новые системы или планируют их. Например, новые системы были открыты в Лечче (Италия) в 2012 году, в Малатье (Турция) в 2015 году и в Марракеше (Марокко) в 2017 году. Пекин и Шанхай расширяют свои системы, Пекин расширяется до системы из 31 линии, обслуживаемой парком из более чем 1250 троллейбусов. Троллейбусы давно поощряются в Северной Корее, и последний город, получивший сеть, – Манпо в декабре 2019 года. С 2022 года город Прага строит новую троллейбусную систему. Между тем, в 2023 году планы по строительству троллейбусной линии в Берлине были отменены в пользу решения с использованием аккумуляторных транспортных средств после взрыва, перекрывшего несколько дорог в центре города. Из-за перекрытия троллейбусам пришлось отклоняться от маршрута на несколько миль, чтобы оставаться на проводах, что привело к тому, что большая часть маршрута оказалась не в работе и не по расписанию.

Эстетика
Переплетение контактных проводов может выглядеть непривлекательно. Перекрестки часто имеют вид "паутины", из-за множества пересекающихся и сходящихся троллейбусных проводов.

Сход с проводов
Тяговые башмаки иногда отсоединяются от проводов. Сход с проводов относительно редок в современных системах с хорошо обслуживаемыми контактными проводами, подвесками, креплениями и тяговыми башмаками. Троллейбусы оснащены специальными изолированными тросами для тяговых башмаков, которые водители используют для повторного подключения тяговых башмаков к контактным проводам. При приближении к стрелочным переключателям троллейбусы обычно должны замедляться, чтобы избежать сходa с проводов, и это замедление потенциально может немного увеличить загруженность дорог. В 1998 году сход с проводов в Шэньяне на плохо обслуживаемой инфраструктуре привел к гибели 5 человек и в конечном итоге к ликвидации троллейбусной сети.

Невозможность обгона других троллейбусов
Троллейбусы не могут обгонять друг друга в регулярном движении, если не предусмотрены два отдельных набора проводов со стрелочным переключателем или если транспортные средства оснащены возможностью движения без проводов, что становится все более распространенной особенностью новых троллейбусов.

Более высокие капитальные затраты на оборудование
Троллейбусы часто имеют длительный срок службы и ограниченный спрос на рынке. Это обычно приводит к более высоким ценам по сравнению с автобусами с двигателем внутреннего сгорания. Длительный срок службы оборудования также может усложнить модернизацию.

Требуется больше обучения
Водители должны научиться предотвращать сход с проводов, замедляясь на поворотах и на стрелочных переключателях в системе контактных проводов, например.

Контактные провода создают препятствия
Троллейбусные системы используют контактные провода над дорогами, часто совместно с другими транспортными средствами. Провода могут ограничивать движение высоких транспортных средств, таких как грузовики и двухэтажные автобусы, на дорогах, оборудованных контактными проводами, поскольку эти транспортные средства могут задеть провода или оказаться опасно близко к ним, что может привести к повреждениям и опасным электрическим неисправностям. Провода также могут мешать размещению дорожных знаков и создавать опасность для таких работ, как ремонт дорог с использованием экскаваторов или сваебойных установок, использование строительных лесов и т. д.

Развитие энергетики вне проводов

С возобновлением использования гибридных конструкций, троллейбусы больше не привязаны к контактной сети. Компания Public Service Company of New Jersey совместно с Yellow Coach разработала "Универсальные транспортные средства" – троллейбусы без рельсов, способные работать как газоэлектрические автобусы при отключении от сети, и успешно эксплуатировала их с 1935 по 1948 год. С 1980-х годов такие системы, как Muni в Сан-Франциско, TransLink в Ванкувере и Пекине, среди прочих, приобретали троллейбусы, оснащенные аккумуляторами, позволяющими им работать на довольно больших расстояниях от контактной сети. Суперконденсаторы также могут использоваться для перемещения автобусов на короткие расстояния. Троллейбусы могут быть опционально оснащены либо ограниченной возможностью автономного хода – небольшим дизельным двигателем или аккумуляторной батареей – только для вспомогательных или аварийных целей, либо полной возможностью работы в двух режимах. Простой вспомогательный силовой агрегат может позволить троллейбусу объехать перекрытие маршрута или уменьшить количество (или сложность) контактной сети, необходимой на эксплуатационных базах (депо). Эта возможность становится все более распространенной в новых троллейбусах, особенно в Китае, Северной Америке и Европе, где подавляющее большинство новых троллейбусов, поставляемых с 1990-х годов, оснащены, по крайней мере, ограниченной возможностью автономного хода. Они постепенно заменяют более старые троллейбусы, не обладавшие такой возможностью. В Филадельфии в 2008 году компания SEPTA ввела в эксплуатацию новые троллейбусы без рельсов, оснащенные небольшими гибридными дизель-электрическими установками для работы на коротких расстояниях без подключения к сети. Это вместо использования троллейбусами традиционной дизельной силовой установки или только аккумуляторной системы для автономного хода. King County Metro в Сиэтле, штат Вашингтон, и MBTA в Бостоне на линии Silver Line использовали автобусы с двумя режимами движения, работающие на электричестве от контактной сети на выделенной полосе и на дизельном топливе на городских улицах. Metro использовала специальные сочлененные автобусы Breda, введенные в эксплуатацию в 1990 году, большинство из которых были выведены из эксплуатации в 2005 году. Ограниченное количество автобусов Breda с двумя режимами движения были лишены дизельных двигателей и эксплуатировались исключительно как троллейбусы до 2016 года. С 2004 года MBTA использует автобусы с двумя режимами на своей линии Silver Line (Waterfront). Последние из них будут заменены дизельными гибридными и аккумуляторными электробусами в июне 2023 года. С развитием аккумуляторных технологий в последние годы троллейбусы с увеличенной возможностью автономного хода благодаря бортовым аккумуляторам становятся все более популярными. Бортовой аккумулятор заряжается во время движения под контактной сетью, а затем позволяет проезжать значительные расстояния без подключения к сети, часто превышающие 15 км. Острава, Шанхай, Санкт-Петербург и Берген. Новые троллейбусные системы в Марракеше, Баодине и Праге основаны исключительно на троллейбусах с аккумуляторным питанием. В 2020 году город Берлин, Германия, объявил о планах по строительству новой троллейбусной системы с 15 маршрутами и 190 троллейбусами с аккумуляторным питанием. Однако в начале 2023 года было объявлено, что на запланированных линиях вместо этого будут использоваться электробусы с аккумуляторным питанием.

Другие соображения

С ростом стоимости дизельного топлива и проблем, вызванных выбросами твердых частиц и оксидов азота в городах, троллейбусы могут стать привлекательной альтернативой, как в качестве основного вида транспорта, так и в качестве дополнения к сетям скоростного и пригородного железнодорожного транспорта. Троллейбусы тише транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания. Это преимущество, однако, также означает, что они издают меньше шума, предупреждающего о приближении. Для повышения уровня шума до желаемого "безопасного" уровня на передней части троллейбуса может быть установлен динамик. Этот шум может быть направлен на пешеходов, находящихся перед транспортным средством, в отличие от шума двигателя, который обычно исходит сзади и более заметен для прохожих, чем для пешеходов. Троллейбусы могут использовать общую контактную сеть и другую электрическую инфраструктуру (например, тяговые подстанции) с трамваями. Это может привести к снижению затрат при добавлении троллейбусов в транспортную систему, уже имеющую трамвайную сеть, хотя это относится только к потенциальной экономии по сравнению с затратами на установку и эксплуатацию троллейбусов как самостоятельной системы.

Два параллельных провода

Провода крепятся к столбам вдоль улицы и тщательно натягиваются и устанавливаются так, чтобы расстояние между ними было одинаковым, а высота над проезжей частью – одинаковой (обычно около 18–20 футов (~5,7 м)). Пара проводов изолирована от столбов и обеспечивает питание автобуса снизу напряжением примерно 500–600 вольт.

Скрыватели

Троллейбусные проволочные переключатели (называемые "frogs" в Великобритании) используются там, где троллейбусная линия разветвляется на две или где две линии соединяются. Переключатель может находиться в положении "прямо" или "отклонение"; обычно он остается в положении "прямо", если только не был активирован, и возвращается в него через несколько секунд или после того, как токосъемник пройдет и нажмет на освобождающий рычаг (в Бостоне положение покоя или "по умолчанию" – "самое левое"). Активация обычно осуществляется парой контактов, по одному на каждом проводе рядом и перед переключателем, которые подают питание на пару электромагнитов, по одному в каждой "лягушке" с расходящимися проводами ("лягушка" обычно относится к одному элементу, который направляет один токосъемник на нужный провод или переключает его с одного провода на другой. Иногда термин "лягушка" используется для обозначения всей сборки переключателя). Несколько ответвлений можно организовать, установив несколько переключателей. Например, для обеспечения прямого, левого или правого поворота на перекрестке, один переключатель устанавливается на некотором расстоянии от перекрестка для выбора проводов над левой полосой поворота, а другой – ближе к перекрестку или на нем для выбора между движением прямо и поворотом направо (такая схема используется в странах с правосторонним движением, таких как Соединенные Штаты; в странах с левосторонним движением, таких как Великобритания и Новая Зеландия, первый переключатель (перед перекрестком) используется для доступа к полосам правого поворота, а второй переключатель (обычно на перекрестке) – для левого поворота). Три распространенных типа переключателей имеют схожую конструкцию, но контакты на проводах расположены под углом, часто 45 градусов, а не выровнены. Этот сдвиг означает, что троллейбус, движущийся прямо, не активирует переключатель, а троллейбус, поворачивающий, своими токосъемниками соприкоснется с контактами, расположенными под тем же углом (при этом один токосъемник будет впереди другого), что и активирует переключатель независимо от потребляемой мощности (ускорение или движение накатом). В переключателе Fahslabend управление указателями поворота троллейбуса (или отдельный переключатель, управляемый водителем) вызывает отправку кодированного радиосигнала от передатчика, часто прикрепленного к троллейбусному столбу. Приемник прикреплен к переключателю и активирует его при получении правильного кода. Это позволяет водителю не ускорять автобус (как в случае переключателя включения/выключения питания) и не пытаться совершить резкий поворот (как в случае переключателя Selectric). Переключатели, где два набора проводов соединяются, не требуют действий со стороны оператора. "Лягушки" прижимаются в нужное положение токосъемником, либо "лягушка" имеет форму, которая направляет токосъемник на выходной провод без каких-либо движущихся частей.

Производство

[[Файл:ZiU 9 Афины.jpg|thumb|Троллейбус ЗиУ-9 в Пирее, Греция, на обширной троллейбусной сети Афинского региона. ЗиУ-9 (также известный как ЗиУ-682), разработанный в СССР и запущенный в производство в 1972 году, является самой массовой моделью троллейбуса в истории, всего было построено более 45 000 экземпляров.