План и профиль линии метрополитенов
План линий метрополитенов определяется городской застройкой, от которой зависит и расположение станций, и направление перегонных тоннелей; при мелком заложении линии располагают обычно вдоль основных транспортных магистралей города. При глубоком заложении, когда направление линии не зависит от городской застройки, план линии определяется только расположением станций. Тоннели между станциями прокладывают по кратчайшему направлению; для сопряжения прямых вводят кривые участки пути (рисунок 7.1).
Рисунок 7.1 Расположение перегонных тоннелей в плане
Величины радиусов кривых ограничены условиями эксплуатации линий метрополитенов. Наименьший радиус, который разрешается применять на главных путях метрополитенов в Российской Федерации, равен 500 м, что обеспечивает плавное движение поездов на закруглениях. (В трудных случаях радиус уменьшают до 300 м) На служебных и парковых путях, по которым перемещаются порожние составы, допускается значительное уменьшение радиусов кривых.
На главных путях зарубежных метрополитенов встречаются следующие радиусы кривых: в Лондоне — 100 м, Мадриде — 90, Берлине — 65, Париже — 40, в Филадельфии — 32 м. При таких радиусах кривых пассажиры ощущают довольно резкие толчки на поворотах. Для плавного перехода от прямых участков пути к кривым устраивают переходные кривые (рисунок 6.2, а и б).
Рисунок 7.2 Сопряжение главных путей в плане:
а — прямых и кривых участков; б — двух кривых участков с прямой вставкой
Введение переходных кривых считается обязательным для радиусов 1400 м и менее. Длины переходных кривых вычисляют с учетом скоростей на кривых, полученных на основании тяговых расчетов1.
При сопряжении двух кривых на главных путях без переходных кривых длину прямой вставки принимают не менее 20 м.
Подземные станции метрополитенов обычно располагают на прямых участках пути, и только в отдельных случаях допускается расположение мелко заложенных подземных и наземных станций на кривых радиусом не менее 800 м.
Станции зарубежных метрополитенов очень часто располагают на кривых участках пути при радиусах, значительно меньших 800 м.
Профиль линий метрополитенов назначается в зависимости от гидрогеологических и геологических условий на трассе линии, способа работ по сооружению тоннелей и эксплуатационных требований.
Линии метрополитенов располагают обычно на глубине, позволяющей вести работы закрытым способом при минимальной кровле пород над тоннелем и прочных породах в основании или открытым способом (со вскрытием поверхности) с минимальной толщиной засыпки над перекрытием, соответствующей глубине промерзания грунта.
При большой глубине заложения линии метрополитенов располагают, как правило, в коренных водонепроницаемых породах; толщина этих пород в кровле должна быть не менее 4—6 м; в этих условиях исключается необходимость применения сжатого воздуха при проходке тоннелей.
Эксплуатационные требования к проектированию профиля линии метрополитена заключаются в расположении станций «на горбе» и выборе соответствующих продольных уклонов. Расположение станций «на горбе» (рисунок 7.3 а) выгодно потому, что при подходе к станции поезда легче уменьшать его скорость, а при уходе со станции (при спуске) можно быстрее ее увеличить. В случаях мелкого заложения линий метрополитенов и минимальной засыпки над перекрытиями тоннелей это требование не всегда удается выполнить.
Рисунок 7.3. Расположение станций в профиле:
а — «на горбе»; б — «в яме»
Уклоны продольного профиля линий метрополитена ограничены конструктивными особенностями подвижного состава и водоотводом. Наибольший уклон для главных путей метрополитенов Советского Союза 0,040, наименьший — 0,003.
Подземные станции располагают в профиле, как правило, на уклоне 0,003 и, как исключение, на уклоне 0,005 или на горизонтальной площадке.
В пределах станций не допускаются сопряжения элементов продольного профиля, поэтому прямые участки профиля принимают для станций, расположенных на «горбе» не менее длины посадочной платформы L, а для станций, расположенных, как исключение, «в яме», — не менее L + 20 м.
Длину элемента продольного профиля на участке линии между станциями принимают не менее расчетной длины поезда. Сопряжение смежных элементов продольного профиля осуществляют при помощи вертикальных кривых.