Лекция 2. Общие сведения о метрополитенах и их строительстве
2.1. Основные сооружения и устройства метрополитенов
Наиболее эффективным видом транспорта для крупных городов является метрополитен – скоростная городская внеуличная железная дорога с курсирующими на ней маршрутными поездами для перевозки пассажиров.
Метрополитеном называют вид городского скоростного внеуличного железнодорожного транспорта, линии которого прокладываются в подземных тоннелях, по поверхности земли и на эстакадах. От других видов городского пассажирского транспорта метрополитен отличается высокой скоростью и регулярностью движения маршрутных поездов, а также большой провозной способностью.
Линии метрополитена разделены на блок-участки и оборудованы системами автоблокировки и автоматического регулирования скоростей. Это обеспечивает безопасность следования нескольких поездов по одному межстанционному перегону с высокими скоростями (на отдельных участках до 100 км/ч) при коротких интервалах движения (до 1,5-2 мин).
Линии метрополитенов (или их отдельные участки) бывают (рис. 2.1):
– подземные, прокладываемые в тоннелях, на мелком (10-15 м) от поверхности земли или глубоком заложении;
– надземные, устраиваемые на специальных эстакадах или путепроводах, сооружаемых над улицами;
– наземные, проходящие по насыпям или выемкам и не имеющие пересечения в одном уровне с городскими магистралями.
В комплекс линии метрополитена входят следующие сооружения (рис. 2.2): станции, перегонные тоннели, эстакады, мосты, путепроводы, земляное полотно (насыпи и выемки для наземных линий), камеры съездов, тупики, соединительные служебные тоннели, депо, инженерный корпус метрополитена.
Станции предназначены для посадки, высадки и пересадки пассажиров, а также для приема и отправления поездов. Станции подразделяются по ряду признаков.
По эксплуатационным особенностям и расположению на линии метро станции делят на промежуточные, пересадочные (предназначенные для пересадки пассажиров с одной линии на другую), зонные (те, на которых заканчивается движение поездов в пределах определенного участка – зоны – линии метро) и конечные (те, которыми заканчиваются линии).
По расположению и числу платформ станции делят на три типа: одноплатформенные (с одной островной, т.е. средней, платформой), двухплатформенные (с двумя боковыми платформами) и трехплатформенные (со средней – островной – и двумя боковыми платформами).
По высотному расположению и способам строительства станции делят на четыре типа: подземные (сооружаемые закрытым способом), подземные мелкого заложения (сооружаемые открытым способом в котлованах), наземные и надземные (устраиваемые на эстакадах).
На подземных станциях глубокого заложения для спуска и подъема пассажиров используют эскалаторы – подвижные лестницы, которые монтируют в наклонных тоннелях, соединяющих станцию и вестибюль.
На станциях мелкого заложения при разности отметок между платформой и вестибюлем до 4,5 м устраивают лестницы, а при большей разнице – эскалаторы.
Тоннели, эстакады, путепроводы, земляное полотно служат для прокладки путей метрополитена и движения поездов между станциями.
Тоннели метрополитенов строят одно- или двухпутными. Для перехода от двухпутного участка к двум однопутным участкам сооружают специальные камеры – раструбы. На эстакадах, путепроводах, насыпях и в выемках прокладывают сразу два пути.
Камеры съезда предназначены для соединения двух перегонных тоннелей. В камерах съезда укладывают стрелочные переводы (съезды) для перехода поезда с одного пути на другой.
При устройстве камеры съездов в двухпутных тоннелях, на эстакадах и наземных линиях не требуется изменять конструкции этих сооружений. При расположении путей в двух однопутных тоннелях в местах устройства съезда необходимо устраивать специальный соединительный тоннель. На участках укладки стрелочного перевода в однопутном тоннеле и примыкания соединительного тоннеля делают ступенчатые уширения путем сооружения разной длины коротких тоннелей (камер), постепенно увеличивая пролет ширины. Последняя камера имеет ширину, соответствующую ширине перегонного и соединительного тоннелей.
Тупики сооружают на конечных станциях метрополитена для устройства тупиковых путей, предназначенных для перевода поездов с одного пути на другой, а также для осмотра и отстоя составов. На подземных линиях устраивают тупиковые тоннели, соединенные с главными путями камерами съездов.
Электродепо предназначены для стоянки подвижного состава (вагонов), их осмотра, проведения технического обслуживания и ремонта. В состав электродепо, кроме цехов и помещений, предназначенных для проведения указанных работ, входят производственные мастерские, камеры для мойки и обдувки вагонов, компрессорная станция: парковые пути, административно-бытовой корпус и др.
Инженерный корпус метрополитена является центром управления движением поездов и работой всех технологических установок (электротехнических, связи и автоматики, сантехнических и др.), обеспечивающих работу метрополитена. Инженерный корпус оснащается различным оборудованием и устройствами. В нем также размещаются управление метрополитена и аппарат различных служб.
К технологическим устройствам метрополитена относятся: рельсовый путь; контактный рельс; электротехнические устройства (электроподстанции, кабели различного назначения, освещение, различные силовые установки); устройства автоматики и телемеханики; устройства сигнализации и связи; санитарно-технические устройства, обеспечивающие вентиляцию, теплоснабжение, водоснабжение, водоотвод и канализацию.
Электроэнергия для движения поездов и постоянного оборудования метрополитена подается от тягово-понизительных подстанций, которые преобразуют переменный ток напряжением 6-10 кВ, получаемый от городских электрических подстанций, в постоянный напряжением 825 В для движения поездов, а также понижают напряжение переменного тока до 380 В, что необходимо для других потребителей энергии на метрополитене.
Подача электрического тока к поездам метрополитенов осуществляется не по проводу, как на наземных электрических железных дорогах и трамвае, а по специальному металлическому контактному («третьему») рельсу, который устанавливают в нижней части тоннеля в непосредственной близости от пути. При движении поезда метрополитена по нижней кромке контактного рельса скользит вагонный токоприемник.
Вентиляция метрополитена обеспечивает санитарно-гигиенические условия, нормальные для пребывания пассажиров в тоннелях метрополитена. Система вентиляции обеспечивает необходимый воздухообмен, чистоту воздуха, его влажность и температуру. В тоннели чистый воздух поступает через специальные вентиляционные стволы, или шахты; камеры для размещения вентиляторов располагают на перегонах между станциями и на самих станциях.
Для управления движением поездов, обеспечения безопасности и высокой пропускной и провозной способности предназначены устройства СЦБ (сигнализации и связи, централизации и блокировки). Эти устройства установлены с учетом разделения перегонов между станциями на отдельные блок-участки, ограждаемые системой сигналов (светофоров), разрешающих или запрещающих поездам следовать по перегону или блок-участку. Специальные устройства (автостопы) обеспечивают остановку поезда в случае проезда им запрещающего сигнала. Установлено централизованное управление всеми стрелками на линии из одного места – с поста диспетчера движения. Все технические службы метрополитенов, включая подвижной состав, оборудованы телефонной, радио- и громко-говорящей связью. С целью повышения безопасности движения поездов и увеличения частоты их движения линии метрополитена оборудуют стационарными устройствами автоведения, автоматического регулирования скорости и автоматического управления поездами.
Санитарно-технические устройства метрополитена включают в себя устройства водоснабжения и канализацию служебных и технических помещений метрополитена и систему отвода воды, попадающей в тоннели. Входящие в эту систему специальные дренажные камеры и фекальные перекачки связаны с системой городских коммунальных сетей – водопровода и водостоков.
Рис. 2.1. Схема способов сооружения метрополитена: 1 и 2 – перегонные тоннели и станция глубокого заложения, сооружаемые закрытым способом; 3 и 5 – станции мелкого заложения, сооружаемые открытым способом, 4 – перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые закрытым способом; 6 – перегонные тоннели мелкого заложения, сооружаемые открытым способом
Рис. 2.2 Схема расположения сооружений на участке линии метрополитена: 1 – тупик; 2 – камеры съезда на глубоком заложении; 3 – станция метрополитена глубокого заложения; 4 – наклонный эскалаторный тоннель; 5 – наземный вестибюль станции; 6 – санузел с дренажной перекачкой; 7 – перегонные тоннели; 8 – подземный вестибюль станции мелкого заложения; 9 – станция мелкого заложения; 10 – подуличные переходы с лестничными сходами и входами в вестибюль; 11 – камера съезда за станцией на мелком заложении; 12 – участки перехода перегонных тоннелей от мелкого заложения к выходу на поверхность; 1З – выходные пути из тоннелей; 14 – деповские пути на поверхности; 15 – депо метрополитена; 16 – вентиляционные сбойки– 17 – вентиляционный (подходный) тоннель; 18 – вентиляционный (рабочий) ствол