Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Городской транспорт

 

Метрополитен рельсовый вид ГПТ с обособленным путевым устрой­-

ством тоннельного, наземного или эстакадного исполнения. В на­стоящее время линии метрополитенов прокладывают преимущественно в подземном уровне, так как в наземном исполнении они нарушают дру­гие транспортные связи города и загромождают городскую территорию.

Подземная трассировка линий определяет высокий уровень капиталь­ных затрат на метрополитене, основная доля которых приходится на тоннели. Стоимость прокладки линий метрополитена при­мерно в 100 раз превышает стоимость прокладки двухколейного трамвайного пути современной конструкции. При прокладке линий метрополитена в тюбах глубокого заложения площадь выработки растет пропорционально квадрату диа­метра тюба. Хотя стоимость тоннеля растет медленнее, чем диаметр его поперечного сечения, тем не менее по строительным затратам оче­видна экономическая выгодность тоннелей малого сечения. Но малые габариты тоннелей заставляют применять малогабаритный подвижной состав с ограниченной провозной способностью, поэтому габариты тоннелей метрополитенов в разных странах приняты с учетом ожидае­мых пассажиропотоков разными, включая и габариты рамных тонне­лей мелкого заложения.

В соответствии с принятыми габаритами тоннелей различают три класса метрополитенов:

· метрополитены с железнодорожным габаритом подвижного со­става (в Нью-Йорке, Лондоне на сети мелкого заложения). Основное преимущество этих метрополитенов – возможность прямой беспереса­дочной связи линий городских и пригородных железных дорог;

· метрополитены с нормальным габаритом подвижного состава (меньшим железнодорожного): шириной 2,4–2,7 м, высотой 3,4–3,7 м и длиной 16–19 м. К таким метрополитенам относятся Московский, Парижский и др. Подвижной состав метрополитенов стран СНГ имеет габаритную длину 18,77 м, ширину 2,7 м, высоту 3,795 м и колесную базу 12,6 м;

· метрополитены с трамвайными габаритами подвижного состава (мини-метрополитены). Такие метрополитены часто называют подзем­ным или скоростным трамваем, в особенности если их трасса проходит и в подземном, и в наземном уровнях. В настоящее время они получают широкое распространение.

В связи с прямой экономической выгодой возможно более полного использования габарита тоннелей требования к точности габаритов на метрополитенах значительно выше, чем на трамвае и других видах наземного ГПТ.

Линии метрополитенов оказывают глубокое градообразующее влияние на окружающую застройку и в то же время при подземной трассировке не загромождают улиц и не мешают застройке.

Эксплуатационные расходы на метрополитенах значительны, что определяется главным образом необходимостью постоянного наблюде­ния за протечками грунтовых вод. Количество точек протечки грунто­вых вод на новых линиях метрополитенов может доходить до 1000–1500 на 1 км пути. Большие эксплуатационные расходы связаны также с обслу­живанием станций, эскалаторов и переходов между станциями.

В связи с высокой стоимостью станций, а также по соображениям повышения скоростей сообщения подвижного состава перегоны на ли­ниях метрополитенов принимают 1–2,5 км – примерно в 2–3 раза большими, чем на линиях наземного ГПТ.При таких перегонах реали­зуются скорости сообщения подвижного состава до 35–40 км/ч.

Требования безопасности движения на метрополитенах выше, чем для наземного ГПТ вследствие особой опасности наездов в тоннелях и весьма ограниченной видимости пути. Максимальную безопасность движения обеспечивает трассировка линий метрополитена с пересече­ниями в разных уровнях, принятая в Москве, Париже и других городах, но она исключает маневренность маршрутной системы и затрудняет пересадку пассажиров, которая связана с большими затратами времени на переходы между станциями и внутри них. С учетом этого реальная скорость сообщения пассажиров метрополитена примерно вдвое ниже по сравнению со скоростью сообщения подвижного состава, а при по­ездках на короткие расстояния не превышает иногда 10–15 км/ч, т. е. даже ниже, чем при использовании наземного ГПТ. Поэтому метрополи­тен используется пассажирами в основном как скоростной вид транспор­та при поездках на большие расстояния. В метрополитенах, например, Нью-Йорка, Лондона и некоторых других городов линии трассированы частично с пересечениями в разных уровнях и частично в одном, что по­зволяет создавать маршрутные системы, подобные трамвайным. Одна­ко это снижает условия безопасности движения поездов и приводит к увеличению времени ожидания их на станциях.

По экономическим соображениям метрополитены используют в ка­честве основных скоростных транспортных систем в столичных и круп­нейших городах I и II групп с населением не менее 500 тыс. человек, а линии их прокладывают по наиболее пассажиронапряженным направ­лениям с устойчивым пассажиропотоком не менее 25–30 тыс. пас./ч в одном направлении движения. Экономическая плотность транспортной сети вследствие больших капитальных затрат в тоннели сравнительно невелика и не превышает 0,5 км/км2 селитебной территории города.

Подвижной состав метрополитенов по конструкции и основным узлам оборудования, за исключением более жестких габаритных ограни­чений и требований надежности, близок к подвижному составу трам­вая. Вагоны проектируют, как правило, четырехосными на двух двух­осных поворотных тележках или шарнирно-сочлененными. Внутреннюю планировку, а также количество и расположение дверей выбирают с учетом сравнительно короткого времени пребывания пассажиров в под­вижном составе и требований ускорения пассажирообмена в целях со­кращения времени стоянок на станциях. В связи с большим пассажирообменом на станциях, в 2–4 раза превышающим пассажирообмен под­вижного состава трамвая, вагоны метрополитена выполняют с боль­шим количеством дверей, продольным расположением сидений, широ­кими проходами и большими накопительными площадками у дверей. Специализация дверей на вход и выход пассажиров, требующая переходов пассажиров внутри вагонов, обычно отсутствует. Общая ширина дверей составляет около 0,4 длины вагонов против приблизительно 0,2 у вагонов трамвая. Для ускорения и облегчения пассажирообмена уровень пола вагонов метрополитена располагают на уровне посадоч­ных платформ.

Оборот подвижного состава метрополитенов с целью экономии площадей производят обычно на тупиковых путях без оборотных колец, поэтому вагоны имеют двустороннее управление и двустороннее симмет­ричное расположение дверей.

Энерговооруженность вагонов (мощность тяговых двигателей в рас­чете на единицу массы вагона без пассажиров) составляет 8–15 кВт/т, т. е. соизмерима с энерговооруженностью трамвайных вагонов. Тот же порядок цифр имеют и динамические показатели подвижного состава (за исключением более высокой скорости): среднее пусковое ускорение и замедление при служебном торможении 0,9–1,5 м/с2, замедление при экстренном торможении 1,0–2,5 м/с2, максимальная скорость движения 70–90 км/ч. Некоторые типы вагонов метрополитена, как и современ­ные трамвайные, оборудованы рельсовыми тормозами, но большин­ство имеют электрический и механический тормоз с пневматическим или элект­ропневматическим приводом.

Современный подвижной состав метрополитенов имеет, как правило, групповую автоматическую систему управления ТЭД, обеспечивающую управление всеми вагонами поезда по "системе многих единиц" из ка­бины машиниста головного вагона от одного контроллера управления. Для управления пуско-тормозными режимами обычно используют сис­темы реостатного регулирования. В последнее время на подвижном составе метрополитенов и наземного ГПТ (трамвая и троллейбуса) внедряют бесконтактные тиристорно-импульсные системы управления, обеспечивающие снижение до 30 % расхода электрической энергии на движение, повышенную плавность пуска и торможения и эксплуатацион­ную надежность Снижению расхода электрической энергии на движение и облегчению динамического режима работы поездов метрополитена способствует также специальная трассировка пути в профиле на перего­нах между станциями Особенность метрополитенов по сравнению с на­земным ГМПТ – использование железнодорожных систем автоблоки­ровки, так как система организации движения по принципу прямой видимости транспортной обстановки, принятая на наземном ГПТ, для метрополитенов неприемлема. Автоблокировка обеспечивает необхо­димую безопасность движения при достаточно высокой частоте движе­ния поездов.

Вследствие сравнительной легкости автоматизации управления дви­жением подвижного состава, обусловленной отсутствием помех движе­нию, на метрополитенах в настоящее время широко применяют системы автомашиниста – управление и оптимизацию режимов движения по­ездов с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ). Впервые в мире система автомашиниста была осуществлена и испытана в 1957–1958 гг. в бывшем СССР. В настоящее время различные варианты авто­машиниста внедрены и внедряются на Московском, Ленинградском, Парижском, Стокгольмском и других метрополитенах.

Одним из главных преимуществ метрополитенов перед другими тра­диционными видами ГПТ, кроме сравнительно высокой скорости сооб­щения подвижного состава, является высокая провозная способность, определяемая большой вместимостью поездов и сравнительно высокой частотой движения. При интервале 1,5 мин (40 поездов/ч в одном направ­лении движения), вместимости вагона 170 пассажиров и 8-вагонном поезде теоретическая провозная способность линии метрополитена 40·170·8 = 54400 пас./ч. Минимальный интервал движения на линиях метрополитенов в часы пик составляет около 90 с, а час­тота – 28 – 40 поездов в час. В настоящее время ведутся большие работы по повышению пропускной и провозной способности наиболее загру­женных линий за счет разработки и внедрения систем автомашиниста, автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) и автоблокировки, оснащения метрополитенов новым подвижным составом с улучшен­ными характеристиками, разработки и внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) метрополитена.