Эволюция дорожного транспорта на рубеже ХХ века

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].

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.

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.

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).

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.