Метрополитен
МЕТРОПОЛИТЕ́Н, метро, внеуличная электрифицированная железная дорога, предназначенная для массовой перевозки людей в крупных городах. Для городов с населением св. 1 млн. чел. метрополитен рассматривается как осн. вид обществ. транспорта, обеспечивающий скоростной транспортной связью жилые районы и пром. зоны, адм. центры, места массового отдыха (провозная способность линии метрополитена составляет 45–50 тыс. пассажиров в час). Комплекс инж. сооружений и технологич. устройств метрополитена включает станции (рис. 1), которые служат для посадки и высадки пассажиров, соединяющие их перегонные (путевые) тоннели, а также ряд пристанционных и притоннельных сооружений (вестибюли, камеры съездов для оборота подвижного состава, депо, тупиковые тоннели для отстоя поездов в ночное время, камеры для водоотливных установок, помещения для тягово-понизительных электроподстанций, вентиляц. камеры и др.).
Проектирование метрополитена
Разработка проектов линий метрополитена ведётся отд. участками (очередями) на основании утверждённой перспективной схемы метрополитена, являющейся составной частью комплексной схемы развития всех видов транспорта для данного города, с учётом действующих нормативных документов. При составлении перспективной схемы метрополитена должна обеспечиваться полная автономность движения поездов по каждой линии, а также в прямом и обратном направлениях. В некоторых городах мира (напр., в Нью-Йорке) движение поездов метрополитен организуется как с остановками на всех станциях, так и минуя некоторые из них (экспрессные линии). В ряде городов (Париж, Лос-Анджелес и др.) наряду с обычными линиями эксплуатируются линии скоростного метрополитена, связывающего пригороды с центр. районами. Линии метрополитена прокладываются преим. подземными, т. к. они не нарушают исторически сложившейся планировки города, не стесняют движения гор. наземного транспорта и пешеходов. Наземные линии метрополитена, как правило, сооружают в районах города с относительно невысокой плотностью застройки, при устройстве объединённых пересадочных станций метрополитена с пригородными железными дорогами, на концевых участках линий, примыкающих к депо; участки наземных линий на эстакадах строят при пересечении автомобильных и железных дорог и др. преград. При этом в некоторых городах в силу определённых причин (историч. традиции, сложный рельеф, трудные для подземной проходки грунты и др.) доминируют наземные линии (напр., в Лондоне 55% сети, в Чикаго – ок. 90%). Наземные участки метрополитена имеют ограждения. Линии метрополитена оборудуются средствами автоматики и связи и разделяются на блок-участки с системами автоблокировки и автоматич. регулирования скоростей движения. Это обеспечивает безопасность следования поездов между станциями при высоких (до 100 км/ч) скоростях и коротких интервалах движения.
Расположение линий метрополитена в плане и продольном профиле, глубина их заложения, типы тоннельных сооружений, методы производства работ определяются в результате проведения комплекса проектно-изыскательских мероприятий и зависят от планировочной структуры и застройки города, рельефа местности, инж.-геологич. и др. условий строительства. Продольный профиль линий проектируют из условия размещения станций (как наиболее сложных и трудоёмких сооружений) на возможно меньшей глубине. Миним. уклон продольного профиля подземных линий метрополитена из условий водоотвода должен составлять 3‰; макс. уклон продольного профиля на прямых и кривых участках подземных линий, а также закрытых наземных принимают равным 40‰, на открытых наземных участках – не более 35‰.
Станции метрополитена
Станции метрополитена размещаются в пассажирообразующих узлах города – на площадях, в местах пересечения магистралей, у вокзалов, в местах сосредоточения культурно-зрелищных центров. В ср. расстояние между станциями метрополитена в Москве и др. городах СНГ составляет 1–1,5 км, а за рубежом – 0,5–0,8 км (на участках скоростного метрополитена – 2–5 км).
Станции располагают, как правило, на прямых в плане участках трассы, по возможности, на возвышениях (для облегчения разгона подвижного состава при следовании к следующей станции и торможении при приближении к ней). Станции бывают островного типа (платформа расположена между путями) и с боковыми платформами (при центр. расположении путей). В практике отеч. метростроения применяются преим. станции островного типа. Вестибюли для входа на станции могут быть наземными или подземными. Подъём пассажиров с посадочной платформы станции в вестибюли осуществляется обычно эскалаторами. При большой разнице в высотном положении платформы станции и пола вестибюля эскалаторы размещаются в спец. наклонных (эскалаторных) тоннелях. В ряде метрополитенов мира для указанных целей используют лифтовые подъёмники большой вместимости (до 150 чел. и более), располагаемые в вертикальных шахтных стволах. Перегонные тоннели проектируют однопутными или двухпутными. Расстояние между осями однопутных перегонных тоннелей принимают равным междупутью на станциях. Прямые в плане участки тоннелей сопрягаются круговыми и переходными кривыми; радиусы круговых кривых на гл. путях не должны быть менее 300 м.
Строительство подземных сооружений в зависимости от глубины их заложения, инж.-геологич. и др. условий может осуществляться закрытым (без вскрытия земной поверхности) или открытым (в котлованах или траншеях) способом. В сложных инж.-геологич. условиях (в водоносных песчано-глинистых грунтах, плывунах, в сильнотрещиноватых скальных грунтах с большим притоком подземных вод и др.) применяют спец. способы закрепления грунтов.
Для станций глубокого заложения наиболее характерны трёхсводчатые конструкции, состоящие из трёх параллельных тоннелей (двух боковых и одного среднего), своды которых имеют общие опоры в виде пилонов (пилонные станции, рис. 2) или двух рядов колонн (колонные станции, рис. 3). В последние десятилетия всё шире применяются односводчатые конструкции, одним пролётом перекрывающие платформу и весь блок служебных помещений (рис. 4). При сооружении станций мелкого заложения, возводимых в котлованах, распространены две конструктивные схемы: трёхпролётная (колонная рамного типа с плоским перекрытием) и однопролётная (гл. обр. односводчатая).
Оборудование метрополитена
Электроэнергия для тяги поездов, освещения и нужд разл. электропотребителей метрополитена подаётся от тягово-понизительных (раздельных или совмещённых) электроподстанций, которые получают питание переменным током напряжением 6–10 кВ от энергосистемы города. Для моторвагонного подвижного состава на тяговых подстанциях переменный ток преобразуют в постоянный напряжением 825 В (в метрополитена стран СНГ). Токопроводящими элементами для питания подвижного состава являются ходовые рельсы и третий (контактный) рельс. Ток по кабелю подводится к контактному рельсу, откуда через скользящие токоприёмники – к тяговым двигателям поезда. К источникам освещения и оборудованию электроэнергия подаётся от понизительных подстанций напряжением до 380 В.
метрополитен в странах СНГ оборудован системой искусств. вентиляции. Свежий воздух подаётся вентиляторами через спец. вентиляц. стволы или шахты, которые располагаются на перегонах между станциями и на самих станциях. Воздухопроводами служат тоннели. Для улучшения температурного режима в метрополитенах стран СНГ подача воздуха реверсируется в зависимости от времени года: зимой воздух подаётся через вентиляц. шахты на перегонах и выдаётся на станциях, летом – наоборот. За рубежом нередко используется естеств. вентиляция с расчётом на поршневое действие движущихся в тоннеле поездов, однако эта система не всегда обеспечивает требуемые санитарно-гигиенич. условия.
В метрополитенах организуется санитарно-технич. хозяйство, включающее водоснабжение и канализацию служебных и технич. помещений, систему отвода воды. Для этих целей служат спец. насосные станции и дренажные установки, которые связаны с системой гор. коммунальных сетей водопровода, ливнестоков и канализации.
Тенденции развития метрополитена
Развитие метрополитенов в совр. условиях идёт в направлении увеличения плотности линий, создания удобных пересадочных узлов и разветвлённых систем входов, приближённых к объектам массового посещения, а также комплексного использования подземного пространства, образуемого при строительстве, для включения его в гор. инфраструктуру.
Одним из направлений развития метрополитена является полная автоматизация его функционирования. Так, на линиях ряда метрополитенов мира (Париж, Лилль, Сингапур и др.) с 1990-х гг. курсируют автоматизир. поезда, управляемые с диспетчерского пункта, на который поступает информация от систем управления, видеонаблюдения и безопасности, установленных в поездах и на станциях. Платформы на станциях имеют ограждения из бронированного стекла с автоматически открывающимися дверями в местах посадки-высадки пассажиров.
Более чем в 30 городах мира используют малогабаритные автоматизированные подвижные составы на рельсовом или комбинировованном рельсово-шинном ходу, т. н. мини-метро, преимуществами которых являются меньший уровень шума по сравнению с обычными поездами, плавный ход, более быстрые разгон и торможение, возможность преодолевать уклоны до 130 ‰. В отдалённых от центра районах города с неплотной застройкой в ряде случаев применяется т. н. лёгкое метро, проходящее преим. по поверхности земли или на эстакадах. Стрoительство назeмных и надзeмных стaнций и перегонов «лёгкого метро» (наибoлеe прoстых по конструкции) обхoдится дeшевле и занимает меньше места и времени пo сравнению с пoдзeмным. Эксплуатация мини-метро и «лёгкого метро» предполагает обращение по линии составов из 3–5 вагонов с меньшими, по сравнению с вагонами классического метрополитена, габаритами и провозной способностью (до 30 тыс. пассажиров в час).
Историческая справка
Первые внеуличные железные дороги проложены в 1860–63 в Лондоне (подземная, длиной 3,6 км, построена фирмой «Metropolitan Railway»; использовалась паровая тяга; в 1890–96 электрифицирована) и в 1868 в Нью-Йорке (надземная на металлич. эстакаде; использовалась канатная тяга, с 1871 – паровая; в 1890 электрифицирована). Старейшими на Европ. континенте являются метрополитен в Будапеште (1896) и Париже (1900). Прообразами метрополитена стали подземная линия на канатной тяге в Глазго (1896; электрифицирована в 1935), линия трамвая с подземными и надземными участками в Вене (1898).
Метрополитен действуют в более чем 140 городах мира при общей длине линий св. 4 тыс. км. Протяжённость линий крупнейших метрополитена достигает нескольких сотен километров (см. табл.); рекордные протяжённость и количество станций имеет метрополитен в Нью-Йорке.
Метрополитен в России и других странах бывшего СССР действует в 16 городах (кон. 2011). Первым по времени создания и крупнейшим является Московский метрополитен. Первые проекты подземных паровых железных дорог в Москве предлагались в 1869 и 1875. В нач. 1914 Моск. гор. управой составлен проект из 3 диаметральных линий, однако он не был выполнен из-за начала 1-й мировой войны. В 1925–30 Управлением (с 1928 трест) моск. гор. железных дорог разработан проект метрополитена из 4 диаметральных и 1 кольцевой линий. На его основе в соответствии с постановлением Пленума ЦК ВКП(б) от 15.6.1931 подготовлен рабочий проект при участии брит., герм. и франц. инженеров. Первая линия метрополитена (Сокольники – Крымская пл., с веткой до Смоленской пл., 13 подземных станций, 11,2 км) строилась с 1932 под рук. инж. П. П. Роттерта (Ротерта), её эксплуатация начата 15.5.1935. Затем построены первые станции двух новых радиусов (1935–38) и начато строительство третьей очереди метрополитена (1939, в т. ч. одного нового радиуса), которое закончено в 1944, в ходе Вел. Отеч. войны. Во время войны станции метрополитена использовались как бомбоубежища. На ст. «Кировская» (ныне «Чистые Пруды») был размещён командный пункт Ген. штаба; на ст. «Маяковская» 6.11.1941 с участием высшего руководства страны состоялось торжеств. заседание, посвящённое 24-й годовщине Окт. революции. В 1944–1954 построена Кольцевая линия, соединившая все радиальные линии и осн. ж.-д. вокзалы, в 1950–80-е гг. – 5 новых линий, до районов массовой застройки продлены старые линии. С 1950-х гг. наряду с подземными сооружались наземные участки некоторых линий Моск. метрополитена С 1990-х гг. сооружение новых станций метрополитена замедлилось. В 2003 открыта первая линия Моск. метрополитен, вышедшая за пределы Моск. кольцевой автодороги, – Бутовская, которая также явилась первой линией «лёгкого метро» в Москве (5,5 км, 5 наземных станций). К кон. 2011 Моск. метрополитен насчитывал 12 линий, 185 станций, 15 депо; по данным на 2008, он являлся вторым в мире (после Токийского) по величине пассажиропотока (св. 2,5 млрд. чел. в год), третьим (после метрополитена в Каире и Сянгане) по перегруженности пассажирами (в ср. 14,54 млн. чел. на 1 станцию в год).Московский метрополитен создавался как подземный архит. комплекс монументальных сооружений большого обществ. значения. Торжеств. «подземная архитектура» станций была призвана служить ярким доказательством преимуществ социалистич. общества. В проектировании станций участвовали В. Г. Гельфрейх, А. Н. Душкин, Я. Г. Лихтенберг, И. А. Фомин, А. В. Щусев, Р. А. Шейнфайн и др. видные архитекторы, которые стремились не только создать комфортные условия для пассажиров, зрительно преодолеть угнетающее человека ощущение подземелья, но и придать каждой станции метрополитена индивидуальный архит. облик. Торжеств. комплексы Моск. метрополитен украшены статуями и рельефами (скульпторы метрополитена Г. Манизер, Г. И. Мотовилов и др.), монументально-декоративными композициями (живопись, майолика, мозаики, витражи работы А. А. Дейнеки, П. Д. Корина, Е. Е. Лансере и др.); большое внимание уделялось «архитектуре света» – изощрённым эффектам искусств. освещения подземных перронов и переходов. Во 2-й пол. 1950-х гг. в строительстве станций сов. метрополитен внедрялась унификация объёмно-планировочных решений и конструкций индустриального изготовления, произошёл отказ от сложных декоративных украшений, замысловатых форм и орнаментов, что позволило ускорить и удешевить строительство. Возрождение индивидуального подхода к архит. проектированию станций метрополитена наметилось к кон. 1960-х гг.
Первый проект метрополитена в Санкт-Петербурге предложен правлением Балтийской ж. д. в 1889. Строительство метрополитена в Ленинграде началось в апр. 1941, прервано с началом Вел. Отеч. войны и возобновлено в 1946. Эксплуатация 1-й очереди метрополитена начата 15.11.1955. В 2009 в С.-Петерб. метрополитены действовали 5 линий, 63 станции, 6 депо, он занимал 13-е место в мире по величине пассажиропотока (830 млн. чел. в год), 5-е место по перегруженности пассажирами (в ср. 13,17 млн. чел. на 1 станцию в год), а также являлся вторым по протяжённости линий на постсоветском пространстве (112,5 км), его доля в перевозках гор. обществ. транспорта в С.-Петербурге составляла 41%.
С 1950-х гг. метрополитены строились и в др. городах СССР. Линии метрополитена были открыты в Киеве (1960), Тбилиси (1966), Баку (1967), Харькове (1975), Ташкенте (1977), Ереване (1981), Минске (1984), Горьком (ныне Нижний Новгород; 1985), Новосибирске (1986), Куйбышеве (ныне Самара; 1987), Свердловске (ныне Екатеринбург; 1991) (большинство из них имеют 1–2 линии, метрополитены в Ташкенте, Киеве и Харькове – 3 линии). Особенно интенсивно общая длина сети метрополитены в СССР и пассажиропоток увеличивались в 1975–90 (с 274 до 496 км, с 2972 до 5844 млн. чел. в год). В 1990–2000-х гг. темпы метростроения в РФ и др. странах быв. СССР сильно замедлились, в ряде городов произошло сокращение пассажиропотока (Нижний Новгород, Новосибирск, Самара, Ереван, Тбилиси). метрополитены были открыты в Днепропетровске (1995), Казани (2005) и Алма-Ате (2011).
Из-за замедления или приостановки строительства линий метрополитена и изменения размещения центров занятости в городах в 1990–2000-е гг. мн. метрополитены обеспечивают небольшую долю от общего объёма перевозок гор. обществ. транспорта (напр., в Новосибирске и Ташкенте – ок. 16%). Исключением являются метрополитены Тбилиси (66,4% в 2008), Москвы (59,8%), Киева (49%) и Харькова (46%). По данным за 2007–08, по числу ежегодно перевозимых пассажиров (млн. чел.) выделяются метрополитены в Киеве (664), Минске (290) и Харькове (282), эти же системы входят в число наиболее перегруженных пассажирами метрополитенами в мире (млн. чел. на 1 станцию в год): Киев (14,43, 4-е место), Минск (11,6, 8-е место), Харьков (10,08, 12-е место).
Метрополитены строятся в Омске (с 1992, метромост через р. Иртыш открыт в 2005), Челябинске (с 1992), Красноярске (с 1995).