книги / Общий курс путей сообщения
..pdfСуществующие линии метрополитенов делятся на надземные, наземные и подземные.
Надземные линии метрополитенов располагаются на эстакадах на высоте, определяемой габаритами наземного транспорта, рельефом местности и условиями городской застройки.
Первые линии метрополитенов, сооруженные в прошлом столетии, были надземными, так как при поездах с паровой тягой подземные линии метрополитенов трудно эксплуатировать из-за дыма и копоти. С переходом на электрическую тягу надземные линии потеряли свое преимущество.
В некоторых случаях устройство надземных участков линий метрополитенов оправдывается топографическими особенностями города, особенно при пересечениях рек, автомобильных и железных дорог.
Наземные линии метрополитенов, расположенные на поверхности земли, существуют во многих городах мира и проектируются в настоящее время для концевых участков отдельных линий метрополитенов.
Как правило, наземные линии располагаются в малонаселенных районах города, на его окраинах и чаще всего в выемках, позволяющих в будущем, при развитии города, превратить их в подземные. Наземные линии метрополитенов отличаются от обычных железнодорожных линий пригородного сообщения главным образом способом питания электроэнергией, а иногда и колеей, отличной от железнодорожной.
Подземные линии являются основным видом метрополитенов и имеют преимущественное распространение. В большинстве городов мира сети метрополитенов состоят только из подземных линий; основное протяжение метрополитенов других городов составляют также подземные линии.
Подземные линии располагаются на глубине от 5 до 50 м и более от поверхности земли.
341
Помимо собственно метрополитенов, в некоторых городах мира имеются трамвайные и железнодорожные линии, проходящие под поверхностью земли. Эти городские железнодорожные линии с расположением станций на небольшом расстоянии одна от другой (0,5–1,0 км) используются населением для передвижения в пределах города и поэтому часто называются метрополитенами. Они отличаются от линий метрополитенов габаритами тоннелей, устройствами пути и энергоснабжения.
Во многих городах мира пригородные железнодорожные линии продлены от вокзалов в виде подземных участков в центр города и эксплуатируются независимо от метрополитенов. Такие подземные участки железнодорожных линий принято называть глубокими вводами и связывать с линиями метрополитенов при помощи объединенных пересадочных станций или пересадочных тоннелей, расположенных между станциями глубоких вводов и метрополитенов.
Глубокие вводы создают значительные удобства для пассажиров, улучшают связь с пригородами и разгружают городские вокзалы, а также станции метрополитенов, расположенные у вокзалов.
Сооружение глубоких вводов требует значительных расходов ввиду высокой стоимости тоннелей, удовлетворяющих железнодорожному габариту, поэтому практикуется также другой, более экономичный способ связи пригородных железных дорог с линиями метрополитенов – так называемые вылетные линии метрополитенов. Они выводятся за пределы города, прокладываются по поверхности и примыкают к платформам станций пригородных железных дорог. Сооружение вылетных линий обходится значительно дешевле, но эксплуатация таких линий, особенно при большой их протяженности и в зимнее время, затруднительна.
В некоторых городах линии метрополитена допускают пропуск железнодорожных поездов.
342
Ширина колеи метрополитенов, как правило, принимается нормальной железнодорожной, т.е. в России – 1524 мм и 1435 мм – в зарубежных странах. Иногда нормальная железнодорожная ширина колеи (1435 мм) используется на метрополитенах зарубежных стран даже в тех случаях, когда железнодорожные пути данной страны имеют широкую колею (1674 мм), как в Испании и Аргентине, или узкую (1067 мм), как в Японии.
10.3. Охрана окружающей среды при строительстве тоннелей и метрополитенов
При строительстве городских подземных транспортных сооружений необходимо учитывать требования охраны окружающей среды, которые предусматривают минимальные нарушения движения транспорта и пешеходов, предотвращение сдвигов и деформаций поверхности земли и находящихся поблизости зданий и инженерных коммуникаций, уменьшение загазованности и запыленности воздуха, снижение до допустимых пределов уровня шума и вибрации в период производства подземно-строительных работ.
Строительство тоннелей, как правило, сопряжено с нарушением поверхностных условий, причем характер и степень нарушений зависят от места расположения подземного сооружения, глубины его заложения, организации и технологии ведения работ, видов применяемого строительного оборудования.
При закрытом способе работ поверхностные условия нарушаются только в местах расположения порталов или шахтных стволов. Однако проходка подземных выработок закрытым способом в неустойчивых грунтах может вызвать сдвиги и деформации поверхности земли и находящихся поблизости зданий, сооружений и коммуникаций. Строительство подземных сооружений в скальных грунтах буровзрывным способом также сопряжено с опасностью наруше-
343
ния поверхностных условий и повреждения зданий и сооружений.
При производстве работ следует использовать машины, механизмы и оборудование, оснащенные газоочистителями, глушителями шума и другими приспособлениями, снижающими вредное воздействие на окружающую среду. При строительстве подземных сооружений закрытым способом необходимо ограничивать или исключать применение буровзрывных работ, широко используя тоннелепроходческие машины.
Требования охраны окружающей среды касаются также организации и оборудования строительных площадок. Все временные здания и сооружения на строительной площадке следует размещать с учетом минимальных нарушений охраны окружающей среды и жизни населения в прилегающих районах, соблюдения санитарных и противопожарных требований. Кроме того, стремятся по возможности производить централизованную доставку материалов – бетонной смеси, цементного раствора, битумной мастики, а также элементов конструкций, что позволяет не устраивать на стройплощадке больших складов, бетонных или растворных узлов, битумоварок и т.д.
После ликвидации строительной площадки следует произвести рекультивацию растительного слоя грунта и зеленых насаждений. Во избежание загрязнения водоемов удаляемые со строительных площадок грунтовые воды следует пропускать через грязеотстойники, а производственные (бытовые) стоки – через бензомаслоуловители и биофильтры с целью очистки их от вредных примесей до допускаемых нормами пределов. В ряде случаев на строительной площадке целесообразно устройство системы оборотного водоснабжения.
344
Глава 11 МОНОРЕЛЬСОВЫЙ ТРАНСПОРТ
Монорельсовая дорога – это транспортная система,
вкоторой вагоны с пассажирами или вагонетки с грузом перемещаются по установленной на эстакаде или отдельных опорах балке – монорельсу.
Монорельсовая система делится по способу подвеса состава на подвесную, опорную и с боковым подвесом. Каждый из названных типов дорог имеет свои преимущества и недостатки. Навесная дорога требует более сложной системы ходовых частей для обеспечения устойчивости вагонов. Кроме того,
внеблагоприятных метеоусловиях монорельс (балка) покрывается льдом или снегом и практически выводит систему из строя или требует трудоемкой работы по ее очистке. Наряду с этим, данный тип дороги позволяет иметь значительно меньшую высоту (на 2–3 м) опор эстакады, и, следовательно, меньшую строительную стоимость. Для подвесных дорог необходимы, наоборот, более высокие опоры, чтобы обеспечить надлежащий подъем пола (дна) кузова вагона над поверхностью земли (4–5 м), но ходовые части вагонов существенно упрощаются.
Преимущества монорельсовой дороги
Основное преимущество монорельсовой дороги заключается в том, что она, как и метрополитен, не занимает место на перегруженных магистралях города, но, в отличие от метро, гораздо дешевле в строительстве.
Монорельсовый состав может преодолевать более крутые вертикальные уклоны по сравнению с любым двухрельсовым транспортом.
Скорость, развиваемая монорельсом, в теории может значительно превышать скорость традиционных рельсовых составов, т.к. отсутствует опасность схода состава с рельс. Кроме того, вероятность столкновения с другими объектами дорожного движения равна нулю.
345
По сравнению с трамваями и поездами монорельс гораздо тише.
Недостатки монорельсовой дороги
На практике монорельсовый транспорт часто движется с низкой скоростью, а монорельсовые дороги не могут справиться с большими пассажиропотоками.
В холодных странах в зимнее время в салоне находиться пассажирам некомфортно (по сравнению с метро).
Монорельсовые дороги почти нигде не стандартизированы (исключением является Япония).
Монорельсовая стрелка – громоздкое сложное сооружение, время ее перевода – 30 с, в отличие от обычных стрелок, которые переводятся мгновенно.
Потенциально существует опасность падения состава с большой высоты (по сравнению с трамваем), особенно
уподвесных поездов.
Вслучае остановки вагона из-за аварии или технических причин пассажиры не могут покинуть вагоны.
Грузовые монорельсовые дороги
Грузовые монорельсовые дороги применяют на промышленных предприятиях как средство цехового и межцехового транспорта, а также для межзаводских связей. Вагонетки оборудуются специальными платформами, саморазгружающимися кузовами, захватами, подъемными механизмами. Грузоподъемность вагонеток 0,5–2 т (реже 5 т), скорость перемещения обычно 2–4 км/ч. Применение грузовых монорельсовых дорог наиболее эффективно при циклических режимах работы на расстояния до 1,5 км.
Тяговое устройство монорельсового локомотива позволяет реализовать силу тяги и торможения (в некоторой степени) за счет фрикционной связи приводных колес с монорельсом, которые располагаются под монорельсом или сбоку. Для шахтных условий, когда требуются значительные усилия прижатия, более предпочтительной является установка
346
с вертикальной осью вращения и принудительным прижимом к вертикальной стенке монорельса по обе стороны.
11.1. Монорельсовые дороги
Монорельсовые дороги были предложены почти 190 лет назад. Первая русская монорельсовая дорога с конной тягой была сооружена в 1820 г. у села Мячково в Подмосковье Иваном Эльмановым, в основном для перевозки леса. Немногим позже, независимо от русского изобретателя, монорельс схожей конструкции был изобретен в Великобритании Генри Робинзоном Пальмером. Он запатентовал свое изобретение 22 ноября 1821 г. В 1824 г. в Великобритании был построен первый действующий монорельс. Действующую электрическую модель подобной дороги построил в Петербурге инженер И.В. Романов в 1897 г.
Современная монорельсовая дорога – это железобетонная или металлическая балка (рельс), поднятая на эстакаду, и подвижной состав (вагоны) на тележках с пневматическими шинами.
Действующие ныне монорельсовые дороги имеют в основном электрическую тягу, получая энергию от контактного провода. Они малошумные и не загрязняют воздушный бассейн. Поезд монорельсовой дороги, как и поезд метрополитена, может состоять из одного или нескольких вагонов. Максимальная скорость движения на действующих дорогах составляет 70–150 км/ч, провозная способность – до 40 тыс. пасс/ч. Стоимость сооружения монорельсовых дорог примерно в 2 раза ниже стоимости подземного метрополитена. При наличии свободного пространства для установки эстакады они признаются эффективными в качестве городского
ипригородного транспорта, а также в сильно пересеченной
игорной местности.
В80-х гг. прошлого столетия был создан весьма оригинальный проект монорельса на магнитной подушке для пере-
347
возок со скоростью 500 км/ч учеными Латвии. Была даже построена экспериментальная модель с вагоном, но преобразования в СССР не позволили продолжить данную работу.
Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, монорельсовый путь сложен в устройстве и трудоемок в постройке. Несущая балка (монорельс) на навесных дорогах изготавливается из монолитного или сборного железобетона, а на всех подвесных – из высокопрочной стали. Этот элемент конструкции должен выдерживать очень большие нагрузки во время разгона и торможения поездов, а также при прохождении поездами криволинейных участков пути. Таковые, в частности, для компенсации центробежных сил, изогнуты в двух плоскостях, что приводит к удорожанию всей постройки. Например, для строительства пути монорельсовой дороги в Диснейленде (США) пришлось заказывать сложную сборную опалубку, состоящую из пятидесяти элементов. Кроме того, монорельсовые дороги сложны в обслуживании и подвижного состава, а также требуют подъема пассажиров на эстакаду и спуска с нее.
11.2.Перспектива развития
вмировой транспортной системе
Количество монорельсов, выполняющих функции общественного транспорта невелико. В Европе имеется всего три таких монорельса, в Вуппертале, Дортмунде и Москве. Их общая протяженность составляет всего 21 км (13,3+3,0+4,7). В Дюссельдорфе действует монорельс протяженностью 2,5 км, связывающий аэропорт и железнодорожную станцию.
В Северной Америке есть монорельс в Сиэтле, Джексонвиле и Лас-Вегасе. Их общая длина составляет 14,8 км (1,5+7,0+6,3). В настоящее время ведутся работы по расширению монорельса в Лас-Вегасе. Самый протяженный монорельс Северной Америки расположен в Диснейленде – 23,6 км.
348
ВАвстралии действует монорельс протяженностью 3,6 км, расположенный в Сиднее.
Совсем другая ситуация наблюдается в Азии. Здесь монорельс рассматривается как перспективный вид транспорта, строятся новые системы. Больше всего монорельсов общественного транспорта в Японии, которые действуют в восьми городах, с общей протяженностью 102 км. Самая большая расположена в Осаке, протяженностью 23,8 км.
Впоследние годы наращивает темпы по строительству монорельсов Китай. С 2005 году в Чунцине находится в эксплуатации монорельс длиной 13,5 км.
ВМалайзии, в г. Куала-Лумпуре, действует монорельс протяженностью 8,6 км.
Строятся монорельсы в Сингапуре, Джакарте, Тегеране, Объединенных Арабских Эмиратах.
349
Глава 12
ИСКУССТВЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ НА ДОРОГАХ
Искусственные сооружения – наиболее сложная часть железных и автомобильных дорог. Их выполняют двух видов: возводимые над поверхностью земли мосты различного типа и водопропускные трубы, устраиваемые через водотоки
идругие препятствия; тоннели, сооружаемые под поверхностью земли на пересечении дорогой гор, высоких холмов
ипри проложении в больших городах линий метрополитенов.
12.1. Мосты
Мосты строили с древнейших времен. Первоначально они имели простую конструкцию. Их возводили из дерева и камня вручную для пешеходного и гужевого движения. Широкие и глубокие реки оказывались трудными для постройки мостов, которые заменяли паромными переправами или наплавными мостами из плотов или судов.
Деревянные мосты вначале сооружали простыми балочными, затем перешли к более сложным конструкциям.
Каменные мосты выполняли из сводов на массивных опорах. Размер опор по фасаду моста достигал одной трети, а в отдельных случаях даже половины пролета. Кладку осуществляли на известковых растворах или тщательной пригонкой отдельных блоков с укладкой их насухо. Много каменных мостов было построено в XV–XIX вв., и они существуют до сих пор в странах Западной Европы – Франции, Италии, Испании и др. Пролеты мостов достигали 90 м, мосты поражали красотой и совершенством своих форм. В нашей стране каменные мосты строили преимущественно в Закавказье. Некоторые из них сохранились до наших дней.
С началом строительства железных дорог в XIX в. стали сооружать капитальные металлические мосты. Необходи-
350