Torutransport – ka reisijatele
Ülo Vaher
01.03.2007

Inimkonnale praegu väljakutseid jätkub. Keskkonna säästmise, energeetikaprobleemide jms kõrval teeb peavalu ka transpordi korraldamine. Kuid teadlased ja insenerid pingutavad. Mitmeid projekte ühendab idee viia transport maa alla rajatavatesse torudesse/tunnelitesse.

Transpordiga kaasnevaid hädasid on meist igaüks kogenud. Nendeks on liiklusõnnetustes hukkunud ja invaliidistunud inimesed, ummikutes ja vahepeatustes kaotatud aeg ja saatuslikud hilinemised, keskkonna saastamine, naftavarude kiire kulutamine, väärtuslike maa-alade võtmine rajatavate teetrasside alla jne.
Torude tähtsust transpordis on raske ülehinnata. Võib isegi vaielda, kumma roll on selles olnud suurem, kas torudel või ratastel. Loodus on kindlalt eelistanud torusid. Meie keha miljardeid rakke varustavad vajalike ainetega ja eemaldavad jääkprodukte torud-veresooned, mille kogupikkus on ca 100 000 km (!). Inimkond avastas torude suurepärased võimalused vedelike ja gaaside transportimiseks juba tuhandeid aastaid tagasi. Näiteks hiinlased kasutasid bambustorusid maagaasi juhtimiseks Pekingi valgustitesse juba 400 a e.m.a, veejuhtmed olid kasutusel enne Kristust.
Tänapäevases maailmas toimub torude kaudu umbes 10% transpordi kogumahust. Meie elu mõjutavad suuresti mitmed miljonid kilomeetrid nafta- ja gaasijuhtmeid-torusid (Vene-Saksa!), rääkimata meie igapäevastest joogi- ja reoveetorustikest, millele mõtleme vaid siis, kui need juhuslikult korrast ära on.
Paljusid leidureid on ammu paelunud idee, kuidas saaks torusid kasutada ka tahkete materjalide ja esemete transpordiks. Keskseks probleemiks jääb seejuures eeskätt esemete liigutamiseks vajaliku jõuallika/mootori valimine. Üle saja aasta oli selleks kasutusel õhusurve või -hõrendus, mis pani liikuma transporditavate esemetega täidetud ja täpselt torude diameetrile (mõni kuni mõnikümmend sentimeetrit) vastavad kapslid – nn pneumaatiline torutransport. See leidis laialdast kasutamist Euroopas ja USAs postiasutustes tähtsate kirjade ja telegrammide ning pankades ja kaubaladudes t_ekkide ja raha edastamiseks ning haiglates proovide ja analüüside vahetamiseks laboritega. Pneumaatilise torutranspordi ajalugu on üsnagi kirju ja paiguti dramaatilinegi. Möödunud sajandi teisel poolel hakati USAs, N. Liidus või Jaapanis kasutama jämedamaid (diameetriga umbes 1 m) ja pikemaid (mitu kilomeetrit) torusid ka puistematerjalide transpordiks, näiteks tunnelite rajamisel väljakaevatud pinnase eemaldamiseks või lubjakivide transpordiks tsemenditehastesse jms.

CargoCap
Üks ülekoormatuma transpordi infrastruktuuriga riike on Saksamaa, eriti selle tööstuslikult enimarenenud Põhja Rein-Westfaali liidumaa, kus sagedased liiklusummikud muudavad umbes 10% autoteedest iga päev sisuliselt autoparklateks. Liiklusummikutest põhjustatud kahjusid hinnatakse Saksamaal 100 miljardi euro suuruseks. Et võimalus maade eraldamiseks uute maanteede tarbeks on praktiliselt juba ammendunud, siis otsitakse intensiivselt võimalusi kaubaveo suunamiseks maa alla. Ruhri Bohumi ülikoolis töötatakse prof Dietrich Steini üldjuhtimisel välja innovatiivset, nn intelligentsetel arvutitega automaatselt juhitavatel mehitamata veokitel/kapslitel põhinevat ja maa all torudes toimivat transpordisüsteemi CargoCap, mis peaks leevendama kaubaveo ülekoormatust eeskätt ummistunud linnapiirkondades ja kuni 150 km ulatuses linnade lähiümbruses. Kapslid on õhutakistuse ning energiakulu vähendamiseks tehtud aerodünaamilise kujuga. Nende pikkus on 3,5 m ja nad mahutavad 2 standardset eurokaubaalust CCG1 mõõtmetega (l x p x k) 0,8 x 1,2 x 1,05 m, mille peale- ja mahalaadimist on lihtne automatiseerida juba olemasoleva tehnika abil. Sellised kapslid mahuvad hästi suhteliselt väikese diameetriga (1,6 m) massiliselt toodetavatesse standardtorudesse, mille paigutamine maa alla on suhteliselt odav. CargoCap-süsteemi vooruseks peale keskkonnasäästlikkuse on kaupade ohutu, kindel ja kiire ning õigeaegne jõudmine adressaadini, mis on esmatähtis hinnaliste või kiirestiriknevate (toidu)kaupade ja nende tarnete puhul, kus hilinemine võib adressaadile põhjustada olulist kahju. Kapslite kaal on 800 kg ja nad suudavad vedada 2000 kg lasti keskmise kiirusega 36 km/h, kusjuures nende liikumapanemiseks kasutatakse vahetult rataste külge ühendatud (ülekandekadude vähendamiseks) kolmefaasilisi asünkroonmootoreid koguvõimsusega vaid 3,5 kW. Elektrivool juhitakse kapslitesse spetsiaalse kontaktsiini abil. Rööpmelaius on 80 cm ja teljevahe 3,8 m. Kapslitevaheline distants on 2 m ja seda reguleeritakse pidevalt spetsiaalse radarisüsteemi abil.
Kaubavoogude ajutiste suurenemise korral võib kapsleid ka ühendada nn rongidesse. Trassi hargnemiskohad on varustatud passiivsete ümberlülitusseadmetega. Kapslid liiguvad sihtkohta nende juhtprogrammi salvestatavate trassiandmete alusel, vahejaamades peatumata. Täieliku ohutuse tagamiseks on kapslid peale elektrilise pidurdussüsteemi varustatud ka sõltumatult toimiva lisapidurdussüsteemiga. Juhtimissüsteem tagab, et ka defekti korral võib vedu jätkuda kuni järgmise jaamani, kuigi väiksema kiirusega. Lisaks on kapslite otsad varustatud ka kokkupõrkeamortisaatoritega. Süsteemi oluliseks omaduseks on selle juhtimise täielik automatiseeritus. Spetsiaalsete andurite ja andmesideliinide abil kontrolli süsteem nii liine, kapsleid, hargnemisi, veoseid ja ohutusseadmeid. See süsteem on omakorda lülitatud kõrgema taseme logistikasüsteemi, mis võimaldab ka klientidel jälgida oma kauba liikumist.
CargoCap-süsteemi üheks oluliseks eeliseks on ka torude tran_eedeta maa alla paigaldamise süsteem. Torutrassi lülid sisestatakse üksteise järel lähte_ahti ja nad hakkavad liikuma lõpp_ahti poole nende ees töötava tunnelipuuri järel kiirusega 15-20 m päevas. Väljapuuritud pinnasematerjal liigub juba sisestatud torude kaudu tagasi lähte_ahti, kust ta lõplikult eemaldatakse. Selline torupaigaldussüsteem ei häiri maapeal toimuvat liiklust ega muid toiminguid. CargoCap-süsteemi teoreetiliste arvutuste ja ettepanekute täpsustamiseks ning töökindluse kontrollimiseks ehitati koos firmaga RWE Power AG välja ka kolme veokiga katsetrass mõõtkavas 1 : 2.

FTS (Fast Tube System)
See on Richard J. Early poolt välja pakutud ja patenditud kiirtranspordisüsteem, mis erineb CargoCapist peamiselt selle poolest, et neljarattaliste kergete kapslite liikumine toimub õhutühjades torudes. Teatavasti kulub kehade horisontaalsel liikumisel palju energiat õhutakistuse ületamiseks. Selleks kuluv energia kasvab ligikaudu võrdeliselt kiiruse ruuduga (see sõltub ka sõiduki voolujoonelisusest), mistõttu on ka liikumine õhus suurtel kiirustel väga kallis. Sõidukite/veokite energiakulu muutuks minimaalseks, kui neid saaks panna liikuma õhutühjades torudes. See idee paelub paljusid insenere, sealhulgas ka R. J. Earlyt. Sellise süsteemi puhul on siiski tarvis hoida töös vaakumpumpade süsteemi, et kompenseerida torusse ja kapslisse sisenemise/väljumisega paratamatult kaasnevat minimaalsetki õhu sissetungi torusse. FTS-süsteemi oluline omapära seisneb selles, et kapslitel puudub mootor, mistõttu on nad kerged, lihtsad ja seetõttu ka odavad. Nad kõik on kinnitatud torudes liikuva ja kapsleid vedava ahela/trossi külge. Liikumine toimub kiirusega 360 km/h linnade vahel (100 km/h linnasiseselt) ilma peatusteta vahejaamades. Et tagada võimalus sisenemiseks või väljumiseks igas jaamas, on kõrvalharud, milles toimub soovi korral sõiduki pidurdamine ja kiirendamine kuni ühinemiseni peatoruga.

On teisigi ideid
Mitmed lahendused tulevikutranspordis ja eriti reisijate veol püüavad ära kasutada ka innovatiivset magnethõljutuse tehnoloogiat. Üks neist on Christian Bruchi RUMBA (Röhren-Untergrund-Magnetschwebe Bahn) e maa-alune magnethõljukraudtee torudes, kus 4–8istmelised sõidukid liiguvad lineaarmootorite ja magnetite abil 2,2 m diameetriga torudes kiirusega 80 km/h linnasisestel normaalse õhurõhuga liinidel ja 400 km/h linnadevahelistel osalise vaakumiga (10–20% normaalrõhust) liinidel.
USA Firma et3.co Inc peadirektor Daryl Oster on välja töötanud ja patentinud süsteemi Evacuated tube trasport (ETT), mis ühendab nii vaakumtorustikku (ø 1,5 m) kui ka magnethõljutust, veokite/sõidukite automaatset juhtimist-kontrolli põhitrassil kiirendustel ja pidurdustel ning pöörangutel. Süsteemi koosseisus kasutatakse isegi satelliitnavigatsiooniseadmeid. Süsteemi kuuluvad üliväikese energiatarbega ja voolujoonelised sõidukid ULPV ja MoPod™, mis kuue inimese transpordil kohalikel liinidel kiirusega 500 km/h tarbiks elektrit umbes sama palju kui tavaline käsiföön. Rahvusvahelistel liinidel võib kiirus küündida isegi 6400 km/h! ETT-süsteemi erilise efektiivsuse üks põhjusi seisneb selles, et ta kasutab koostöös Hiina inseneridega välja töötatud tõhusaimat magnethõljutust HTSM, mis põhineb kõrgtemperatuurilise ülijuhtivusega magnetitel. Need koosnevad sulamist YiBa2Cu3O7, mille kriitiline temperatuur (Tc) on üle 90 K.
Üks tuntumaid, enam välja arendatumaid ja paljulubavamaid projekte reisijateveoks maa-alustes vaakumtorudes lineaarmootorite kasutamisega magnethõljutusega rongides on kahtlemata Šveitsi Swissmetro, mis on pälvinud nii valitsusringkondade, ettevõtjate kui ka üldsuse toetuse, sest see on peaaegu ainuke võimalus lahendada üha kiiremini kasvavat reisijateveo vajadust, rikkumata seejuures hinnalist ja kaunist _veitsi mägist maastikku. 5 m läbimõõduga paaristunnelites hakkavad 400–800 reisijat mahutavad eriti voolujoonelised rongid liikuma kiirusega üle 500 km/h iga 6–10 min järel ja ühendama omavahel suurimaid linnu, esialgu Ida-Lääne ja seejärel Põhja-Lõuna suunas. Swissmetro peaks valmima 20–25 a jooksul ja selle maksumuseks hinnatakse kuni 50 miljardit franki. Praeguseks on rajatud kaks testtrassi. Neist esimene – HISTAR – on ehitatud mõõtkavas 1 : 10 ja on mõeldud liikuva rongi ümber tunnelis tekkivate aerodünaamiliste protsesside täiendavaks uurimiseks. Teine testsüsteem SETUP võimaldab igakülgselt kontrollida Swissmetro arvukaid reisijate kõrge ohutuse tagamiseks projekteeritud süsteeme. Seni on Swissmetro ehitamiseks vajalikud eeltööd kulgenud edukalt (vt ka TM 1/2004).

Sarnased artiklid