Трамвай

Панорама правобережної лінії швидкісного трамваю (ж/м Відрадний)

Влаштування і розміщення колії трамвая виконуються виходячи з вимог сумісності з вулицею, з пішохідним й автомобільним рухом, провізної здатності й швидкості сполучення, економічності в спорудженні й експлуатації. Ці вимоги часто вступають у протиріччя одне з одним, тому в кожному окремому випадку вибирається компромісне рішення, що відповідає місцевим умовам.

Північний трамвайний міст у Воронежі. Він є двоповерховою триярусною конструкцією. Верхній ярус використовують трамваї, а два нижніх яруси — правий і лівий, служать для проїзду автомобілів. Міст має довжину 1,8 км і проектувався для пуску у Воронежі швидкісного трамвая

Існує кілька основних варіантів розміщення трамвайної колії:

• Власне (самостійне) полотно: трамвайна лінія проходить окремо від дороги, наприклад, лісом, полем, окремим мостом або естакадою, окремим тунелем.
• Відокремлене полотно: полотно трамвая проходить уздовж дороги, але є відокремленим від проїзної частини.
• Сполучене полотно: полотно не відокремлене від проїзної частини й може використовуватися безрейковими транспортними засобами. Іноді полотно, що фізично є сполученим, вважають відокремленим, якщо на нього адміністративним порядком заборонений в'їзд транспорту, крім громадського. Найчастіше сполучене полотно розташовується по центру вулиці, але іноді розташовується й по краях, біля тротуарів.

Трамвайна рейка з жолобом і губою (стандарт CEN 62R1)

У різних містах для трамваїв використовують різну ширину колії, найчастіше  — ту ж, що й на звичайній залізниці (в країнах СНД — 1524 мм, у Західній Європі та Північній Америці — 1435 мм). Незвичні для своїх країн трамвайні колії в Ростові-на-Дону — 1435 мм, В Дрездені — 1450 мм, в Лейпцигу — 1458 мм. Бувають і вузькоколійні трамвайні лінії — 1000 мм (наприклад, в Калінінграді, П'ятигорську та Львові) і 1067 мм (в Таллінні).

Для трамвая в різних умовах можуть застосовуватися як звичайні рейки залізничного типу (тільки за відсутності бруківки), так і спеціальні трамвайні (жолобчасті), з жолобом і губкою, що дозволяють утопити рейку в бруківці.

З часу появи трамвая й до сьогодення для трамвайних колій застосовується класична шпальна технологія укладання колії, схожа з укладанням колії на залізниці. Мінімальні технічні вимоги до влаштування й утримання колії менш суворі, ніж на залізниці. Це викликано меншою масою поїздів і навантаженням на вісь. Для укладання трамвайної колії застосовують залізобетонні або дерев'яні шпали[2]. Для зменшення шуму рейки на стиках часто зварюють. Існують також сучасні способи влаштування колії, що дозволяють знизити гучність і вібрації, виключити руйнівний вплив на прилеглу частину бруківки, але їхня вартість значно вища.

Існує проблема хвилеподібного поздовжнього зношування трамвайних рейок, причини виникнення якого однозначно не встановлені. При сильному хвилеподібному зносі вагон, що рухається колією, сильно трясе, він гуркотить, у ньому некомфортно перебувати. Розвиток хвилеподібного зносу припиняється регулярним шліфуванням рейок.

Стрілки на трамваї влаштовані звичайно простіше, ніж залізничні, і за менш строгими технічними нормами. Вони не завжди оснащені замикаючим пристроєм і часто мають тільки одне перо.

Стрілки, котрі трамвай проходить «за шерстю», зазвичай не керовані: трамвай переводить перо, накочуючись на нього колесом. Стрілки, встановлені на роз'їздах і на розворотних трикутниках, зазвичай пружинні: перо віджимається пружиною так, щоб трамвай, що приходить із одноколійної ділянки, йшов на праву (при правобічному русі) колію роз'їзду; трамвай, що виїжджає з роз'їзду, віджимає перо колесом.

Стрілки, прохідні трамваєм «проти шерсті», вимагають керування. Споконвічно стрілки управлялися вручну: на лініях з малим навантаженням — вожатими, на напружених — спеціальними робітниками-стрілочниками. На деяких перехрестях створювалися центральні стрілочні пости, де переводом всіх стрілок перехрестя міг займатися один оператор за допомогою механічних тяг або електричних кіл. На сучасному вітчизняному трамваї переважають автоматичні стрілки, керовані електричним струмом. Нормальне положення такої стрілки, звичайно, відповідає повороту праворуч. На контактній підвісці на підході до стрілки встановлений так званий серієсний контакт. При замиканні ланцюга «соленоїд-контакт-двигун-рейка» включеним двигуном (або спеціальним шунтом) соленоїд переводить стрілку для повороту ліворуч; при проході контакту накатом електричне коло не замикається й стрілка залишається в нормальному положенні. Після проходження стрілки по лівій гілці, трамвай струмоприймачем замикає встановлений на контактній підвісці шунт, і соленоїд переводить стрілку в нормальне положення.

Сьогодні все більшого поширення отримують радіокеровані стрілки й інші конструкції стрілок, що не накладають обмежень на режим руху на під'їзді до стрілки.

Проходження стрілки або хрестовини трамваєм вимагає помітного зниження швидкості, аж до 5 км/год (регулюється правилами трамвайних господарств).

Там, де почерговий рух трамваїв влаштовується для подолання вузькостей на невеликій відстані (наприклад, при проїзді вузьким та коротким мостом, під аркою або шляхопроводом, на ділянці звуження вулиці історичного центра міста), замість стрілок можуть застосовуватися сплетення колій. Крім того, іноді сплетення колій влаштовують на під'їзді до перехресть, де розходяться кілька напрямків: протишерстна стрілка встановлюється «завчасно», на виїзді з найближчої зупинки, де швидкість руху низька сама собою, і в такий спосіб можна уникнути спеціального зниження швидкості при проходженні стрілки на самому перехресті.

Ромена Роллана (станція швидкісного трамвая)

Посадка й висадження пасажирів відбувається на трамвайних зупинках. Облаштування зупинок залежить від типу полотна. Зупинки на власному або відособленому полотні, як правило, забезпечуються брукованими пасажирськими платформами висотою під трамвайну підніжку, обладнаними пішохідними переходами через трамвайні шляхи. Зупинки на сполученому полотні, як правило, фізично не виділяються, пасажири чекають на трамвай на тротуарі й при вході/виході з трамвая перетинають проїзну частину (водії безрейкових транспортних засобів зобов'язані в цьому випадку їх пропускати).

Зупинки позначаються табличкою з номерами маршрутів трамвая, іноді з розкладом руху або вказівкою інтервалів, часто вони також обладнуються павільйоном для очікування.

Окремим випадком є ділянки трамвайних ліній, що прокладають під землею. На таких ділянках будуються підземні станції, облаштовані подібно станціям метрополітену.

Роз'їзд трамваїв у Євпаторії (одноколійна система)

В основному для руху трамвая прокладаються два зустрічних шляхи, але зустрічаються й одноколійні ділянки й навіть цілі одноколійні системи з роз'їздами (наприклад, в Євпаторії).

Кінцеві пункти ліній трамвая бувають як у вигляді кільця (найпоширеніший варіант), а також у вигляді трикутника (коли вагон задкує). У деяких містах використовуються двосторонні трамваї, здатні обертатися в тупиках ліній.

Часто кінцеві пункти трамвайних ліній, виконані у вигляді кільця, мають по декілька колій, що уможливлює обгін поїздів різних маршрутів (для відправлення за розкладом), відстій частини вагонів у денний міжпіковий період, зберігання резервних поїздів (на випадки збоїв у русі й підмін), відстій несправних поїздів до евакуації в депо, відстій поїздів під час обідів бригад. Кінцеві, що мають колійний розвиток, диспетчерський пункт і їдальню для вожатих і кондукторів, називаються трамвайними станціями.

Зберігання, ремонт і технічне обслуговування рухомого складу виконується в трамвайних депо (трамвайних парках).

Гейти (від англ. gate: брама) — це місця з'єднання трамвайної та залізничної мереж. Гейти використовуються, в основному, для того, щоб трамваї, привезені залізничними платформами, вивантажити на трамвайні колії (при цьому залізничні рейки можуть безпосередньо переходити в трамвайні при відповідності ширини колії).

У системах «трамвай-поїзд» (див. нижче) гейти використовуються для виходу трамваїв на залізничну мережу. У деяких трамвайних господарствах є можливість виходу вагонів залізниці на трамвайну мережу.

Tatra T3 в Києві на вул. Миколи Василенка

Трамвай споживає постійний електричний струм через розташований на даху вагона струмоприймач — звичайно це пантограф, однак у деяких господарствах використовуються бугельні струмоприймачі («дуги») і штанги. Історично в Європі частіше зустрічалися бугелі, а в Північній Америці й Австралії — штанги (про причини див. розділ «історія»).

Підвіска контактного дроту трамвая зазвичай влаштована простіше, ніж на залізниці. Для використання штанг потрібний пристрій повітряних стрілок, подібний тролейбусним. У деяких містах, де застосовується штангове струмознімання (наприклад, Сан-Франциско), на ділянках спільного пролягання трамвайних і тролейбусних ліній один з контактних проводів використовується одночасно і трамваєм, і тролейбусом.

Існують спеціальні конструкції для перетинання повітряних контактних мереж трамвая і тролейбуса. Перетинання трамвайних ліній з електрифікованими залізницями не допускається через різницю напруги і висоти підвіски контактних мереж.

Зазвичай для відводу зворотного тягового струму використаються рейкові кола. У випадку поганого стану колії зворотний тяговий струм іде через землю. «Блукаючі струми» прискорюють корозію металевих підземних конструкцій водопроводу й каналізації, телефонних мереж, арматури фундаментів будинків, металевих й армованих конструкцій мостів.

Для подолання цього недоліку в деяких містах (наприклад, в Гавані) використовувалася система струмоприймання за допомогою двох штанг (на кшталт тролейбусу).

На найперших трамваях використовувалася третя, контактна рейка, однак від неї незабаром відмовилися: під час дощу нерідко виникали короткі замикання, контакт між третьою рейкою й повзуном-струмоприймачем порушувався через опале листя та інший бруд, нарешті, така система була небезпечна при напрузі вищій від 100—150 вольт (незабаром з'ясувалося, що така напруга була недостатньою).

Іноді, насамперед з естетичних міркувань, використовувався поліпшений варіант системи з контактними рейками. У такій системі дві контактних рейки (звичайні рейки вже не використовувалися як частина електричної мережі) розташовувалися в спеціальному жолобі між ходовими рейками, що виключало небезпеку електрошοку для пішоходів. У США контактні рейки розташовувалися на глибині 45 см від рівня вулиці й в 30 см одна від одної. Системи з поглибленими контактними рейками існували в Вашингтоні, Лондоні, Нью-Йорку (тільки на Мангеттені) й Парижі. Однак через дорожнечу прокладки контактних рейок у всіх містах, за винятком Вашингтона й Парижа, система струмоприймання була гібридною — у центрі застосовувалася третя рейка, а за його межами — контактна мережа.

Хоча класичні системи з живленням від контактних рейок ніде не збереглися, до подібних систем і зараз проявляють інтерес. Так, при будівництві трамвая в Бордо (відкритий в 2003 році) був створений сучасний, безпечний варіант системи. В історичному центрі міста трамвай одержує електрику від розташованої на рівні вулиці третьої рейки. Третя рейка розділена на восьмиметрові секції, ізольовані одна від одної. Завдяки електроніці під напругою перебуває тільки та секція третьої рейки, над якою в цей момент проїжджає трамвай. Однак у ході експлуатації в цій системі виявилося багато недоліків, насамперед пов'язаних з дією дощової води. У зв'язку з цими проблемами на одній з ділянок довжиною в кілометр третю рейку замінили контактною мережею (загальна довжина трамвайної мережі Бордоіль — 21,3 км, з них 12 км — із третьою рейкою). До того ж, система виявилася досить дорогою. Будівництво кілометра трамвайної лінії із третьою рейкою коштує приблизно втричі дорожче кілометра з контактною мережею.

Снігоприбиральний трамвай на вул. Миропільській, Київ, 24 березня 2013

При проходженні міськими вулицями трамвай є учасником вуличного руху й дотримується вимог Правил дорожнього руху. Згідно з «конвенцією про дорожній рух» 1968 р. (з подальшими виправленнями), учасником якої є й Україна, трамвай у багатьох ситуаціях має пріоритет перед безрейковими транспортними засобами. Для трамваїв (і, можливо, іншого громадського транспорту) можуть передбачатися спеціальні світлофори, що працюють узгоджено зі світлофорами для іншого транспорту й пішоходів. При відсутності таких світлофорів на трамваї поширюється дія звичайних світлофорів.

Самостійне або відособлене полотно трамвая прирівнюється Конвенцією до залізниці. На трамваї, що рухаються таким полотном, зазвичай не поширюються дорожні знаки й сигнали світлофорів, крім установлених спеціально для трамвая. Перетини з таким трамвайним полотном нерідко оснащені спеціальними світлофорами, подібними до тих, що встановлюються на залізничних переїздах і перекривають рух транспорту (або пішоходів) при наближенні трамвая, або навіть шлагбаумами.

Іноді на трамваї встановлюються автоматичні системи розмежування поїздів і керування швидкістю за типом метрополітену або залізниці, як правило, в тунелях або в інших місцях, де пряма видимість недостатня для підтримки безпечної дистанції на необхідній швидкості.

Трамваї в сучасних системах «трамвай-поїзд» обладнуються залізничними системами сигналізації й автостопами в обов'язковому порядку, під час руху залізницею підкорюються залізничним правилам і системам керування рухом.

Трамвай у Парижі на лінії 3

Рух трамваїв регламентується графіком. Основні вихідні дані для складання графіку — час обороту поїзда на маршруті й кількість поїздів на маршруті. В умовах прикріплення вожатих (і кондукторів) до поїздів необхідно також враховувати гранично припустиму тривалість робочого дня й строки обідів. Для одноколійних ліній враховується розташування по лінії роз'їздів і підбирається час їхнього проходження зустрічними поїздами.

Розподіл наявного вагонного парку маршрутами залежить від пасажиропотоків. Час обороту поїзда маршрутом залежить від довжини маршруту, частоти розташування зупинок, кількості перетинів із потоками транспорту й пішоходів (у тому числі й обладнаних світлофорами), обмежень швидкості на лінії, стану колії й рухомого складу, ускладнення руху на вулицях й інших факторах; визначають його дослідним шляхом. До часу обороту включається час (кілька хвилин) для відпочинку вожатого.

В Україні поширена практика графіків, що «тягнуться», тобто графіків, складених з песимістичними оцінками часу руху в припущенні можливих заторів. У результаті трамваї рухаються дуже повільно навіть тоді, коли заторів немає.

На основі загального графіка складаються розклади для кожного окремого поїзда (поїзний розклад) і іноді для кожної окремої зупинки (стовповий розклад). У поїзних графіках звичайно вказують не всі зупинки, а кілька ключових пунктів маршруту.

Останнім часом популярний метод складання графіків, називаний тактовим графіком. Тактовим називають графік, у якому інтервал є точним дільником години (звичайно 10, 15, 20 або 30 хвилин, іноді 1 година). Розклад проходження трамваєм будь-якої зупинки в такому разі повторюється щогодини й легко запам'ятовується, що підвищує привабливість трамвая для постійних пасажирів навіть при нечастому русі.

Водії трамвая відповідальні за виконання розкладу. Відповідно до правил технічної експлуатації (ПТЕ) трамвая, регулярним вважається такий рух, що виконується відповідно до розкладу або відхиленням від нього: +2 хв (запізнення) або −1 хв (нагін) на маршрутах, де інтервал між вагонами (поїздами) більше 3 хвилин; ±1 хв — на маршрутах з інтервалом менше 3 хвилин.

Відслідковують виконання графіка й регулярність руху диспетчери. У випадках вимушеного припинення руху на якій-небудь ділянці або збоїв, диспетчери оперативно коректують графік, перерозподіляють рухомий склад, забезпечують випуск на лінію резервних трамваїв або автобусів, котрі підмінюють їх.

Розрахункова швидкість сполучення трамвая зазвичай перебуває в межах від 14 до 20 км/год. Трамвайні системи з комерційною швидкістю 24 км/год і вище в ДБНах названі «швидкісними».

«Обережно, трамвайні рейки!» — дорожній знак для велосипедистів

Місячний проїзний квиток в трамваї та тролейбусі 1995 року

• Трамвайна лінія набагато дешевша від лінії метро.
• При досить великому пасажиропотоці експлуатація трамвая обходиться дешевше, ніж експлуатація автобусу чи тролейбуса.
• На відміну від автобусів, трамваї не забруднюють повітря продуктами згоряння.
• На відміну від тролейбусів, трамваї цілком електробезпечні.
• Трамвайна лінія природно відокремлюється при відсутності дорожнього покриття, що важливо в умовах низької водійської культури. Але навіть в умовах високої водійської культури й при наявності дорожнього покриття трамвайна лінія краще помітна, що допомагає водіям тримати виділену смугу для суспільного транспорту вільною. Крім того, поведінка трамвая на вулиці повністю очікувана, тому це сприяє безпеці руху.
• Трамваї добре вписуються в міське середовище різних міст, у тому числі в середовище міст зі сформованим історичним виглядом. Різні системи на естакадах, наприклад Монорейкова дорога з архітектурно-містобудівної точки зору добре підходять тільки для сучасних міст.
• Трамваї забезпечують більшу провізну здатність, ніж автобуси й тролейбуси. Оптимальне завантаження автобусного або тролейбусного маршруту — не більше 3-4 тисяч пасажирів на годину,[3] трамвай здатний перевозити до семи тисяч пасажирів, а в певних умовах — і більше.[4]
• Трамваї відрізняються набагато більшим терміном служби. Якщо автобус рідко служить довше десяти років, то трамвай може експлуатуватися 30-40 років, а за умови регулярних модернізацій навіть у такому віці трамвай буде задовольняти вимоги комфорту. Так, у Бельгії поряд із сучасними низькопідлоговими успішно експлуатуються трамваї PCC, випущені в 1971—1974 роках.

• Трамвайна лінія набагато дорожча від тролейбусної і, тим паче, автобусної.
• Провізна здатність трамваїв нижча, ніж у метро: 15000 пасажирів на годину в трамвая проти 80 тисяч пасажирів у метро.[5].
• Трамвайні рейки становлять небезпеку для необережних велосипедистів й мотоциклістів.
• Неправильно припаркований автомобіль або дорожньо-транспортний випадок можуть зупинити рух на великій ділянці трамвайної лінії. У випадку несправності трамвая його, як правило, виштовхує в депо або на резервну колію наступний за ним склад, що, у підсумку, призводить до сходу з лінії одразу двох одиниць рухомого складу. Трамвайна мережа відрізняється порівняно низькою гнучкістю (що, однак, може бути компенсовано розгалуженістю мережі, що допускає об'їзд перешкод).
• Трамвайне господарство вимагає, хоч і недорогого, але постійного обслуговування й дуже чутливе до його відсутності. Відновлення занедбаного господарства обходиться дуже дорого.
• Прокладання трамвайних ліній на вулицях і дорогах вимагає вмілого розміщення колій й ускладнює організацію руху.
• Гальмівний шлях трамвая помітно більший за гальмівний шлях автомобіля, що робить трамвай небезпечнішим учасником дорожнього руху.
• Спричинені трамваєм вібрації ґрунту можуть створювати акустичний дискомфорт для мешканців навколишніх будинків і призводити до ушкодження їхніх фундаментів. При регулярному обслуговуванні колії (шліфування для усунення хвилеподібного зносу) і рухомого складу (обточування колісних пар) вібрації можуть бути сильно зменшені, а при застосуванні вдосконалених технологій укладання колій — зведені до мінімуму.
• При поганому утриманні колії зворотний тяговий струм може йти в землю. «Блукаючі струми» підсилюють корозію прилеглих підземних металевих споруджень (оболонок кабелів, труб каналізації й водопроводу, арматури фундаментів будинків).