Принципы заложения линий метрополитена

Относительно отметок земной поверхности линии метрополитена подразделяют на подземные, наземные и надземные (рис.3).

Подземные линии являются основным видом линий метрополитена, поскольку имеют преимущественное распространение. Их располагают на глубине 3 м и ниже от поверхности земли. Различают линии глубокого заложения, нижние отметки сооружений которых располагаются на глубине более 20 м, и линии мелкого заложения - менее 20 м.

Глубокое заложение применяют обычно в центральных районах города с многоэтажной плотной застройкой и большим количеством инженерных коммуникаций. К основным недостаткам таких линий можно отнести: большую стоимость,

увеличение сроков сооружения линии,

возрастание эксплуатационных расходов,

увеличение времени на вход и выход пассажиров со станций. Следует отметить, что значительная часть станций глубокого заложения долгое время эксплуатируется с одним входом, состоящим из вестибюля и наклонного эскалаторного тоннеля. Это объясняется его большой строительной стоимостью, составляющей 35 % от стоимости станционного комплекса.

Рис.3. Варианты заложения линий метрополитена

Мелкое заложение характеризуется тем, что станции и тоннели сооружают на минимальной глубине от поверхности земли. Известны два способа строительства линий мелкого заложения - открытый и закрытый. Открытым способом сооружают станции и перегонные тоннели, закрытым - только перегонные тоннели. Как правило, станции строят с двумя вестибюлями, что позволяет увеличить число пассажиров примерно на 15 %. К недостатку линий мелкого заложения можно отнести нарушение сложившейся жизни города на период строительства метрополитена.

Наземные линии метрополитена сооружают на поверхности земли, как правило, в незаселенных местах, в промышленных зонах города, вдоль линий железных дорог. Наземные линии по всей длине надежно ограждают. Любое пересечение с такой линией допускается только в разных уровнях. Из-за повышенного уровня шума и нарушения нормальных условий жизни города наземные линии не находят широкого распространения, хотя их стоимость меньше. Надземные линии метрополитена возводят на эстакадах, высота которых позволяет пропускать под ними пешеходов и городской наземный транспорт. Из архитектурных и градостроительных соображений такие линии строят в местах пересечения водных преград и сложного рельефа местности.

План и продольный профиль линий метрополитена

Общее направление каждой линии обосновывается в генеральной схеме метрополитена. Направление перегонных тоннелей определяется расположением станций. Линии мелкого заложения часто располагают вдоль основных транспортных магистралей города. При трассировании линий глубокого заложения стремятся обеспечить кратчайшее расстояние между станциями.

Криволинейные в плане участки пути располагают на подходах к станциям (рис. 4а) и пересадочным узлам, а также в местах изменения направления прямолинейных участков (при обходе тех или иных препятствий). На линиях метрополитена в России, как и на железных дорогах, для сопряжения прямых в плане используют круговые кривые радиусом не менее: на главных путях — 600 м, соединительных путях — 150 м, парковых путях и электродепо — 75 м. В сложных инженерно-геологических, гидрогеологических и градостроительных условиях допускается принимать меньшие значения радиусов кривых, но не менее: на главных путях — 300 м, соединительных путях — 100 м, парковых путях — 60 м.

Станции метрополитена располагают в плане на прямых участках пути. Только в исключительных случаях нормами проектирования допускается размещение станций мелкого заложения, а также наземных и надземных станций на кривых радиусом не менее 800 м.

Для плавного вписывания поезда при переходе с прямого участка на кривую радиусом 2000 м и менее применяют переходные кривые, длины которых можно определить в зависимости от расчетной скорости движения поезда.

На закрытых криволинейных участках пути, в основном наружный рельс укладывают с возвышением над внутренним, за счет его поднятия на половину требуемой величины возвышения и опусканием на ту же величину внутреннего рельса.

На открытых наземных участках наружный рельс поднимают над внутренним на полную величину требуемого возвышения. Отвод возвышения наружного рельса предусматривают, как правило, на протяжении переходной кривой, а при ее отсутствии — на круговой кривой и участке, примыкающем к круговой кривой.

Рис.4.Фрагменты плана и профиля линии метрополитена:

а – схематический план перегона; б – схематический продольный профиль;

 Н – разность отметок при заложении станции Б ниже станции А

На главных путях метрополитена допускается сопрягать составные круговые кривые без устройства переходных кривых, когда разность кривизны (1/R₁ - 1/R₂) не более 1/1500. Длина круговой кривой с постоянной величиной возвышения наружного рельса должна составлять не менее 15м.

Нормами проектирования предусмотрены минимальные длины прямых вставок между смежными кривыми: на главных путях — 20 м, а в трудных условиях — 15 м; на парковых путях — З м.

Минимальный уклон элементов продольного профиля путей метрополитена принимают не менее 3 %о для обеспечения водоотвода. В исключительных случаях допускают размещение на горизонтальных площадках, если решена задача водоотвода. Максимальный уклон элементов продольного профиля не должен превышать 40 %о исходя из условия надежного сцепления колес движущегося поезда с рельсами. На участках, подверженных воздействию атмосферных осадков, максимальный уклон допускают не более 35 %о.

В трудных условиях допускается на участках общей протяженностью не более 1500 м принимать на главных путях уклоны продольного профиля до 45 %о. Прилегающие к его концам участки следует размещать на уклонах до 20 % о и протяженностью не менее 1500 м.

При алгебраической разности сопрягаемых уклонов продольного профиля i более 5 %о между ними следует располагать элементы переходной крутизны, чтобы в точке перелома профиля разность уклонов смежных элементов не превышала 5 %о. Это обеспечивает безопасность движения поездов на участке сопряжения уклонов.

Для обеспечения требуемой плавности движения поездов смежные прямолинейные элементы продольного профиля необходимо сопрягать в вертикальной плоскости круговыми кривыми радиусов:

на главных путях перегонов — 5000 м; (в трудных условиях 3000м)

на главных путях у станции — 3000 м; в трудных условиях 2000м)

на путях веток, тупиков и парковых — 1500 м.

Длину элемента профиля станции назначают не менее расчетной длины поезда на перспективу (при 8-вагонном составе — 160 м).

Во избежание самопроизвольного выезда поезда, стоящего в тупике, пути располагают на уклоне 3 %о с подъемом в сторону станции.

Рациональное очертание продольного профиля пути— так называемый "горочный" профиль (профиль вогнутого очертания — рис.4 б). Размещение станций на возвышениях профиля способствует быстрому набору скорости поезда, отправившегося со станции, и замедлению поезда, приближающегося к ней.