Эволюция дорожного транспорта на рубеже ХХ века

технические науки

• Яковлев Вадим Фридрихович , кандидат наук, доцент, доцент
• Самарский государственный технический университет

• ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТРАНСПОРТОМ
• АВТОМОБИЛИ
• ВОЛЫ
• ЛОШАДИ
• ГУЖЕВОЙ ТРАНСПОРТ

Похожие материалы

Введение

Сегодня дорожный транспорт — это, прежде всего, автомобильный транспорт. Автомобили осуществляют большую часть внутригородских и междугородных сухопутных перевозок пассажиров и грузов, широко используются в домохозяйствах.

Пригодные для практического применения на дорожном транспорте механические двигатели появились только в конце XIX века, до этого широко использовалась мускульная сила различных животных, от страусов до слонов. Переход от гужевого транспорта к автомобильному занял около 50 лет, с восьмидесятых годов XIX века по тридцатые годы ХХ века. Это была эволюция, которая существенно повлияла на организацию сухопутных пассажирских и грузовых перевозок, структуру рабочей силы, экологию.

В предлагаемом обзоре приведены сведения об использовании животных на транспорте, загрязнении ими окружающей среды, конкуренции гужевого и автомобильного транспорта.

Лошади и волы

В России, Европе, Северной Америке на транспорте работали, в основном, лошади и волы. Они использовались, по сути, как биохимические двигатели, преобразующие химическую энергию употребляемого ими корма в механическую работу мышц для перемещения грузов или пассажиров. Тягловые животные преобразуют в механическую работу 15-20 % энергии употребленной пищи, это сравнимо с КПД двигателя внутреннего сгорания и это больше чем КПД парового двигателя — 3-6 % [1]. До XX века ещё не были изучены биохимические процессы преобразования энергии в организмах животных, но накопленный практический опыт позволял рационально организовать работу гужевого транспорта.

Волы — это кастрированные в телячьем возрасте быки, т.к. они крупнее и сильнее коров. Волы спокойны, персоналу легко ими управлять, почти не требуется дрессировка перед использованием в качестве тягла, упряжь в виде ярма очень простая. Волы перевозят грузы в среднем вдвое медленнее, и развивают мощность на 40 % меньше, чем лошади, хотя тяговое усилие на ярме у них больше [1].

В силу биологических особенностей лошади почти вдвое быстрее переваривают пищу и восстанавливают работоспособность, чем волы, но усваивают на 30 % меньше питательных веществ. Лошадей кормят несколько раз в день, они потребляют больше корма, чем волы, которых кормят раз в день. Перед использованием лошадей объезжают, их упряжь сложнее и дороже, работа кучера более напряженная, чем у погонщика волов. Содержание лошадей обходится дороже, чем волов, кроме того, после утилизации отработавших свой срок волов их мясо употребляется в пищу населением, а конину едят далеко не все.

Биологические особенности этих двух основных биохимических двигателей определили и их основные области применения. Волы использовались в основном в сельском хозяйстве, там, где развиваемое тяговое усилие было важнее скорости, например в земледелии, для перевозки грузов на ферме и т.д. Были и крупные транспортные компании, работавшие с волами, например в [1] приведено описание предприятия на западе США, в 1860 году в нём имелось 4000 работников, 3500 повозок и 40000 волов. Лошади, более мощные и быстрые, использовались в еще больших масштабах в сельском хозяйстве, армии, для перевозок в городах

Загрязнение окружающей среды гужевым транспортом

В XIX веке произошло значительное увеличение поголовья лошадей, используемых на транспорте. Это связано с повсеместным развитием промышленности. Появившиеся заводы требовали перевозки больших объемов готовой продукции и сырья. На большие расстояния пассажиров и грузы перевозили с середины века железные дороги. Транспортировка пассажиров и грузов от железнодорожных станций до предприятий, доставка людей и товаров по городу осуществлялась гужевым транспортом, т.е. лошадьми. В таблице 1 приведены данные о росте поголовья лошадей в России и США в XIX веке [1, 2].

Таблица 1. Изменение поголовья лошадей в XIX веке

Число лошадей в России, млн. голов

Число лошадей и мулов в США, млн. голов

Особенно много лошадей использовалось в крупных городах, например, в Москве в 1900 году эксплуатировалось более 60000 лошадей [2], в Нью-Йорке, по разным данным [3, 4], было от 120000 до 200000 лошадей. Ниже приведены фотографии городских магистралей, заполненных конным транспортом.

Рисунок 1. Конный трамвай в Нью-Йорке, начало ХХ века [3]. Рисунок 2. Мост в Сиднее, Австралия, начало ХХ века [3].

При преобразовании одного вида энергии в другой всегда возникают побочные, иногда токсичные, продукты, например, выхлопные газы в двигателе внутреннего сгорания. Биохимический двигатель, лошадь, вырабатывал в виде отходов за сутки 8 — 20 кг навоза, 3 -5 литров мочи [4]. Ежедневно на улицы Нью-Йорка поступало более 1000 тонн навоза и 500 кубометров мочи. Навоз собирали в кучи и увозили не каждый день. Моча не убиралась. Было выгодно интенсивно использовать лошадей 1 — 2 года и заменять свежими. Загнанные животные иногда выбрасывались на улицу (хотя это было запрещено), где умирали от голода.

Рисунок 3. Дети играют на улице возле павшей лошади, Нью-Йорк, начало ХХ века [3].

На рубеже ХIХ — ХХ веков с улиц Нью-Йорка ежегодно убирали 15000 — 20000 лошадиных трупов, т.к. лошадь — животное тяжелое, часто дворники дожидались, пока труп распадется, чтобы убирать частями [3].

Кучи навоза, лужи мочи, трупы животных на улицах городов способствовали размножению насекомых и крыс, распространению инфекционных болезней. Экологическая ситуация в городах в те годы рассматривалась, как неблагополучная, из-за последствий широкомасштабного использования гужевого транспорта.

Автомобили против лошадей

Пригодные для практического применения автомобили появились в 80-х годах ХIХ века. Рынок до 1910-х годов примерно поровну был поделен между паровыми автомобилями, электромобилями и автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. Эти механические средства транспорта должны были решить проблему быстрой утомляемости и малой скорости лошадей, улучшить экологическую ситуацию в городах. На фотографиях из обзора в журнале Scientific American ниже представлены образцы серийных автомобилей конца ХIХ века [5].

Названия этих автомобильных фирм сегодня забыты и известны только специалистам, автомобили напоминали повозки без оглобель и лошади. Иногда вслед проезжающим автомобилям в те годы кричали «Get a horse!» — «Заведи лошадь!» [5].

Преимущества автомобилей не были сразу очевидны, поэтому проводились исследования с целью оценивания сравнительной экономической эффективности конного и автомобильного транспорта. Например, специалисты из Массачусетского технологического института проводили хронометрирование и оценку эксплуатационных расходов для транспортных средств на конной тяги и автомобилей в Нью-Йорке, Чикаго, Филадельфии, Вашингтоне в 1912 году [6]. Рассматривались грузоперевозки конными повозками с одной — тремя лошадьми, автомобилями и электромобилями грузоподъемностью 0.3 — 4 тонны. На рисунке 7 представлены полученные после обработки экспериментального материала средние расходы на единицу пути в типовых перевозках для электромобилей (EV), автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (G), конных повозок (H).

Рисунок 7. Расходы на единицу пути для типовых перевозок: 1 — расходы на топливо, электроэнергию или корм, 2 — эксплуатационные расходы: замена резины, подков, аккумуляторных батарей, ветеринария, смазочные материалы и т.д., 3 — заработная плата персонала гаражей или конюшен, 4 — дополнительные расходы: страховка, амортизационные отчисления, выплаты по кредитам и т.д.

В среднем расходы в типовых перевозках для автомобилей составляли 75-95 % от расходов на гужевом транспорте [6]. Лошадей нужно кормить и при работе и при простое, они быстро устают, нуждаются в отдыхе и присмотре на стоянках. Конные повозки занимают больше места на дороге, чем автомобили, например, при перевозках 4-5 тонн каменного угля запрягали цугом попарно до восьми лошадей [6]. При одинаковом грузообороте конюшня занимает больше места, чем гараж, т.к. помимо стойл нужна территория для хранения сена, упряжи, повозок.

Наличие упомянутых факторов приводило к постепенной замене лошадей автомобилями в домохозяйствах, службах такси, пожарных, полиции и т.д. Экономическая конкуренция автомобилей и лошадей началась в конце ХIХ века и закончилась победой автомобилей в США и Европе к 1920 году [4], в СССР несколько позже. Автомобили разрешили экологическую проблему загрязнения городов отходами жизнедеятельности транспортных животных, но с 50-х годов ХIХ века появилась экологическая проблема загрязнения городов токсичными выхлопными газами. Конские навоз и моча на улицах провоцировали инфекционные заболевания, выхлопные газы — легочные и онкологические.

Выводы

Тягловые животные веками использовались на транспорте. Приходилось мириться с их недостатками: малой мощностью, низкой скоростью, загрязнением окружающей среды биологическими отходами. Появившиеся в конце ХIХ века автомобили победили в экономической конкуренции с лошадьми, устранили загрязнения городов отходами жизнедеятельности тягловых животных, но создали свои экологические проблемы.

Список литературы

1. Norton A. Horses at work: harnessing power in industrial America. — Cambridge, Massachusetts, USA: Harvard University Press, 2008. – 337 p.
2. Тархов С.А. Городской пассажирский транспорт Москвы: Краткий исторический очерк к 125-летию возникновения. – М.: Мосгортранс, 1997. – 96 с.
3. Tarr J.A. Urban pollution – many long years ago. American Heritage Magazine, 1971, 22(6).
4. Nikiforuk A. The Big Shift Last Time: From Horse Dung to Car Smog. — [Электронный ресурс]. — URL: https://thetyee.ca/News/2013/03/06/Horse-Dung-Big-Shift (дата обращения: 15.05.2018).
5. Automobile notes. Scientific American, 1902, 3(1), 135-152.
6. Pender H., Thomson H.F. Observations on horse and motor trucking. Recent Investigation by the Massachusetts Institute of Technology. Electric Vehi-cles, 1913, 3(6), 61-66.

Завершение формирования электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»

Создание электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»

Электронное периодическое издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации СМИ — ЭЛ № ФС77-41429 от 23.07.2010 г.

Соучредители СМИ: Долганов А.А., Майоров Е.В.

Переход на беспилотные технологии вдвое снизит спрос на автомобили

Продажи автомобилей в США могут упасть примерно на 40% в ближайшие 25 лет из-за совместного использования людьми беспилотных машин-роботов, пишет Bloomberg со ссылкой на доклад аналитика Barclays Capital. Это заставит производителей для массового рынка — General Motors и Ford Motor — сокращать выпуск машин. Аналитик утверждает, что переход к автомобилям-роботам перевернет автопром.

Число владельцев частных автомобилей может упасть почти вдвое, поскольку американцы предпочтут иметь в семье только один автомобиль, говорится в докладе аналитика по американскому автопрому Barclays Брайана Джонсона. Беспилотные автомобили будут проезжать в два раза большие в сравнении с нынешними машинами расстояния, потому что в течение дня будут возить отдельно каждого члена семьи, пишет он. Автопроизводителям массового сектора «придется резко уменьшаться, чтобы выжить», пишет Джонсон. «GM и Ford должны будут сократить производство в Северной Америке до 68% и 58% [от текущего], соответственно.»

Руководители автоиндустрии часто говорят о беспилотных автомобилях как о перспективной технологии для отрасли. Рынок автономных технологий вождения вырастет до $42 млрд к 2025 г. и автомобили с автопилотами могут составлять четверть мировых продаж в 2035 г. по прогнозу Boston Consulting Group. К 2017 г. частично автономные транспортные средства будут доступны в «большом количестве», указывала компания в апрельском докладе.

«Мы внимательно следим за горизонтом и делаем предположения, как технология может изменить рынок,» сказал представитель GM Bloomberg. «Наши дизайнеры, исследователи и инженеры работают на переднем крае, и мы уверены, что GM добьется успеха.» Ford не ответил на просьбу агентства прокомментировать доклад.

Когда большинство транспортных средств станут беспилотными, годовые объемы продаж автомобилей в США упадут примерно на 40% до 9,5 млн, одновременно количество автомобилей на американских дорогах снизится на 60% до менее чем 100 млн, пишет в докладе аналитик. «По крайней мере, существует исторический прецедент», указывает он. «Лошади выполняли множество видов деятельности, которыми сегодня заняты автомобили, но, как только появились автомобили, популяция лошадей резко сократилась.» Лошади в начале XX века либо выполняли роль вьючных животных (например, в животноводческих хозяйствах), либо были игрушками богатых людей (в пример приводится Hampton Classic Horse Show), так и теперь меньший по объемам авторынок делится на индивидуальные автотранспортные средства работы или для статуса и удовольствия. Последние останутся, остальные частные автомобили заменят автономные транспортные средства, как Ford Model T в свое время заменил лошадь.

Автопроизводители тщательно пересматривают свои бизнес-модели для ситуации, когда обеспечивать мобильность придется в крупных мегаполисах, где в течение следующих двух десятилетий сосредоточится большинство населения мира. Беспилотные автомобили, движущиеся согласовано друг с другом, могут стать основным элементом для сохранения безопасности и эффективности передвижения людей и товаров, пишет Bloomberg.

Джонсон предусматривает в будущем четыре категории транспортных средств: традиционные легковые автомобили и грузовики с ручным управлением для работы или использования в сельской местности; «семейные автономные автомобили», принадлежащие частным лицам для использования одной семьей; «совместные автономные транспортные средства», которые станут «робо-такси» для вызова со смартфона; «коллективные совместные автономные транспортные средства» — различные многоместные машины, например автобусы и микроавтобусы. Каждый «совместный автомобиль» на дороге вытеснит девять традиционных автомобилей, а каждый «коллективный совместный автомобиль» займет место как минимум 18, считает Джонсон.

Чуть больше половины транспортных средств сейчас используются исключительно для перевозок (и, таким образом, рискуют быть вытесненными совместными автономными автомобилями). Оставшаяся половина используется для целей, отличных от перевозок, и, таким образом, не подвергаются риску быть вытесненными, цитирует аналитика Financial Times.

Стоимость передвижения для потребителей резко упадет, считает аналитик. «При исключении водителя из уравнения (самые высокие затраты на это — в такси), средняя стоимость за милю для потребителя может составить 44 цента при индивидуальной поездке в стандартном седане и 8 центов при совместной поездке в двухместной машине,» считает Джонсон, отмечая, что это существенно ниже $3-3,5 за милю, которые платят сейчас потребители за поездку в стандартной машине UberX и $1-1,5 за милю в автомобилях совместного использования UberPool. Переход на беспилотные транспортные средства пойдет на пользу транспортным компаниям, вроде Uber Technologies, поставщикам технологий автономного вождения, например Mobileye, и производителям бюджетных автомобилей, говорится в докладе.

Как только семьи начнут использовать автомобили-роботы это станет угрожать спросу на автомобили, считает автор доклада. Как правило, семейные автомобили в течение дня очень редко совершают пересекающихся поездки. Ссылаясь на анализ Мичиганского университета, он говорит, что доля домохозяйств в США с одним транспортным средством на семью может вырасти за 25 лет с 32% до 84%.

Беспилотные транспортные средства будут доминировать на рынке, но при этом сохранится доля обычных машин с ручным управлением. «Большая тройка»»[американских автопроизводителей] по-прежнему будет выпускать пикапы и фургоны (наиболее выгодные для них сегменты), но испытает серьезные проблемы в сегменте «семейных автономных автомобилей» и «совместных автономных автомобилей», считает Джонсон. «Мы рассматриваем это как дополнительное ограничение в перспективах для «традиционных автопроизводителей для массового рынка», считает аналитик.