Использование подземного пространства

Метрополитены

Метрополитеном называется городской внеуличный элект рифицированный рельсовый транспорт, предназначенный для скоростных массовых перевозок пассажиров. К метрополитенам относят различные виды скоростного внеуличного транспорта (табл. 23), в том числе:

— - метро;

— - мини-метро;

— - метро центра;

— - экспресс-метрополитен;

— - наземный лёгкий метрополитен.

Кроме того, в настоящее время проектируются новые виды скоростного внеуличного транспорта, имеющие различные технические отличия от существующего метро и призванные улучшить качество работы системы скоростного транспорта.

Метрополитен — сложнейшее инженерное сооружение, включающее станционные, перегонные и эскалаторные тонне ли, шахтные стволы, камеры различного назначения (для разме щения систем водоотлива и вентиляции, санузлов, медпунктов, камер съездов,- службы пути, тягово-понизительных подстанций), кабельные ходки, наземные вестибюли станций. Многие станции имеют высокую архитектурно-художественную цен ность, а нередко становятся уникальными произведениями ар хитектуры (рис. 2.29). В их оформлении используют различные виды мрамора, гранита, декоративной керамики, художествен ную лепку, римскую и флорентийскую мозаики, скульптуру, фрески, уникальную осветительную арматуру и системы осве щения.

Линии метрополитенов подразделяются на :

надземные, располагаемые на эстакадах, высота которых определяется габаритами наземного транспорта, рельефом местно сти и градостроительными условиями (рис. 2.30);

наземные, располагаемые на поверхности земли, там, где это позволяют планировочные условия (рис. 2.31);

подземные, располагаемые на глубине от 5 до 70 и более метров от поверхности земли (рис. 2.32). В некоторых городах под землёй располагаются линии скоростного трамвая и участки же лезнодорожных линий.

Проектирование линий метрополитена базируется на следующих основных принципах создания эффективных транспорт ных коммуникаций:

1. 1. комфортабельности — наиболее полное удовлетворение по требностей пассажиров путём создания удобной системы массовых скоростных регулярных и безопасных перевозок при соблю дении требований санитарно-гигиенических норм;

2. 2. эксплуатационном — обеспечение гибкой, удобной и безо пасной эксплуатации с наименьшими трудозатратами путём со здания долговечных и надёжных сооружений, автоматизированн ых технологических устройств, подвижного состава, современной ремонтной базы;

3. 3. строительном — обеспечение высокого качества при мини мальной стоимости и трудоёмкости строительства, путём комплексной механизации работ, ее чёткой специализации, создания индустрии тоннельных конструкций и монтажных узлов;

4. 4. экологическом — обеспечение нормальных условий жизне деятельности города в период строительства и эксплуатации мет рополитена путём выбора рациональной схемы прокладки линий и способов производства работ с учётом требований охраны ок ружающей среды;

5. 5. технико-экономическом — обеспечение высокого техниче ского уровня строительства и эксплуатации при минимальных трудовых, материальных и финансовых затратах, путём исполь зования современных конструктивных и технологических реше ний.

Проектирование трассы линий метрополитена определяется городской застройкой и ведётся в соответствии с генеральным планом развития города.

Обычно для городов с численностью населения порядка 1 млн чел. разрабатывают генеральную схему линий метрополи тена, представляющую собой долгосрочный стратегический план развития его сети. Схема предусматривает направления, протя жённость и очерёдность строительства линий, места расположе ния станций, депо, пересадочных узлов между станциями метро и остановочными пунктами железных дорог. В частности, Гене ральным планом развития города Москвы до 2005 года преду сматривается увеличение протяженности линий действующей сети метрополитена и линий скоростного трамвая до 420 км, со здание нового пересадочного контура станций на периферии Центрального Административного округа, строительство допол нительных входов и новых станций на действующих линиях.

В большинстве случаев линии метро мелкого заложения прокладывают вдоль основных городских магистралей, резерви руя для них техническую зону шириной не менее 40 м для упоря дочения строительства наземных и подземных городских соору жений и прокладки инженерных коммуникаций.

Для линий глубокого заложения размещение в плане, в пер вую очередь, определяется расположением станций, между кото рыми по кратчайшему направлению прокладываются тоннели, вне зависимости от расположения существующей застройки (за исключением особо ценных монументальных сооружений и глубоких размывов коренных пород, которые необходимо обходить). Радиусы кривых принимают наибольшими .

Глубину заложения тоннелей метрополитена назначают, исходя из :

- существующей застройки и планировки города;

- ширины городских проездов;

- расположения подземных коммуникаций;

- топографии местности;

- инженерно-геологических и гидрогеологических условий по трассе.

Лучшие эксплуатационные и экономические показатели име ют тоннели мелкого заложения, характеризующиеся тем, что тоннели и станции сооружаются на минимально возможной глу бине, от дневной поверхности. Им отдаётся предпочтение при строительстве линий метрополитена во вновь застраиваемых районах, когда не нарушаются и не переносятся крупные город ские коммуникации и не возникает необходимости в проведении значительных объёмов работ по укреплению зданий. При мелком заложении линий метрополитена значительно снижается сто имость станционных входов и появляется возможность увеличе ния их количества. Линии, преимущественно, трассируются под крупными улицами и магистралями и слабо застроенными кварталами.

В центральных районах города предпочтение отдаётся тонне лям глубокого заложения. В этом случае перегонные тоннели и станции возводят в коренных породах. К основным недостаткам таких линий можно отнести более высокую стоимость их строи тельства, увеличение сроков возведения и затраты времени на вход и выход пассажиров на станции, а также значительные эксплуатационные расходы. Например, стоимость наклонного эска латорного тоннеля на линиях глубокого заложения составляет до 35% от всей стоимости станционного комплекса (рис. 2,33).

В районах новой застройки города , если это допускается су ществующими градостроительными условиями, в целях удешев ления строительства проектируют наземные линии метрополите на. Их трасса увязывается с существующей планировкой город ской застройки. На пересечении линий метрополитена с улица ми и магистралями проектиру ются автодорожные тоннели, пу тепроводы и пешеходные перехо ды. Эти линии имеют самую низ кую стоимость строительства и эксплуатации, но из-за повышен ного уровня шума и нарушения нормальных условий жизнедея тельности города в местах про кладки они не находят широкого распространения.

В России и большинстве стран мира сеть линий метропо литена построена по принципу независимого движения поездов по каждой линии, с возможно стью перехода с одной линии на другую на пересадочных узлах. Эти узлы представляют собой системы станций, расположен ных в разных уровнях на разных линиях и имеющих устройства, обеспечивающие пересадку пассажиров с одной линии на дру гую.

В городах с радиальной схемой планировки транспортной сети обычно развивается радиальная схема метрополитена из 3— 4-х линий (рис. 2.14, а). В нашей стране эта схема характерна для городов с числом жителей от 1 млн до 4 млн чел. (Екатеринбург, Челябинск, Красноярск и проч.) (рис. 2.35). В мегаполисах с населением более 4 млн чел. используется радиально-кольцевая схема метрополитена (рис. 2.34, 6,рис. 2.36). Возможна трансфор мация радиальной схемы в радиально-кольцевую , как это проис ходило в Москве (ср. рис. 1.28 и 2.36) и происходит в Санкт-Пе тербурге .

Прямоугольная схема развития линий (рис. 2.34, в) характер на для метрополитена таких европейских и американских горо дов, как Лондон, Париж, Чикаго (рис. 2.37), кольцевая схема (рис. 2.34. г) — для Глазго (рис. 2.38), Манилы (рис. 2.39), линейная (рис. 2.34, д ) — для Хайфы. С ростом населения и развития города линейная схема может трансформироваться в Х-образную (рис. 2.34, е,р ис . 2.40), а затем в радиальную и радиально-кольцевую

Приведённые схемы имеют достаточно упрощенный характер и нередко расположение линий того или иного города доста точно сложно привязать к какой-либо типовой схеме. В любом случае, схема линий метрополитена должна отражать специфи ческие особенности конкретного города — его планировку, раз мещение жилых и промышленных комплексов, административ ных и культурных центров, зон отдыха, крупных спортивных комплексов.

Основную часть линий метрополитена составляют перегон ные тоннели (рис. 2.41). В зависимости от числа путей, они под разделяются на :

— - однопутные, предназначенные для движения поездов в од ном направлении;

— - двухпутные , вмещающие в общий конструктивных объём пути двух направлений движения;

— - многопутные , вмещающие от трёх до шести путей.

Число путей в перегонном тоннеле определяется интенсивно стью пассажиропотоков, глубиной заложения тоннелей, спосо бом производства работ, типом пассажирских платформ. При глубоком заложении тоннели, как правило, бывают однопутны ми, круглого сечения. При мелком заложении — одно- или двух путными . Многопутные тоннели, при небольшой глубине зало жения, обычно сооружают открытым способом.

Для организации безопасного движения поездов предусмат ривают дополнительное путевое развитие и технические устрой ства, в частности, оборотные устройства, предназначенные для изменения направления движения поездов.

На каждой линии метро политена протяжённостью менее 20 км устраивают одно электродепо . В некоторых случаях возможно устрой ство одного электродепо для двух линий, соединённых специальной соединительной веткой.

Если линия вводится в эксплуатацию отдельными участками, то для её равно мерного заполнения подвиж ным составом, оборота и от стоя поездов через каждые 5—8 км предусматривают стрелочные переводы на пря мых в плане участках пути.

Габариты тоннелей мет рополитенов устанавливаются исходя из условий пропуска со става, применения устройств пути и контактного рельса с нижним токосъёмом, размещения оборудования и обеспечения воз можности прохода обслуживающего персонала. Габарит прибли жения оборудования включает в себя габарит подвижного соста ва с учётом всех отклонений вагона в движении при поломке од ного комплекта рессор и возможных смещений верхнего строения пути, причём размещённое за пределами габарита оборудо вание не должно приходить в соприкосновение с подвижным со ставом. В нижней части габарита приближения оборудования предусматривают два очертания: для размещения кронштейна с контактным рельсом и для токоприёмника вагона, при отсут ствии кронштейна и контактного рельса (см. рис. 2.41). Габарит приближения строений для перегонных тоннелей кругового очер тания включает размещение оборудования и дорожки для прохо да служебного персонала, располагаемые с левой стороны по ходу движения состава. Он обеспечивает эксплуатацию вагонов шириной 2,7 м, высотой 3,7 м, применение верхнего строения пути и контактного рельса с нижним токосъёмом. Габарит при ближения строений определяет расстояние от оси пути и уровня головки рельсов до обделки тоннеля.

При закрытом способе ведения работ линии метрополитена проектируются в виде двух однопутных тоннелей, расстояние между осями которых обычно принимается равным междупутью на станциях. Ширина целика между тоннелями должна быть не менее наружного диаметра обделки тоннеля

Криволинейные в плане участки пути располагают на подхо дах к станциям и пересадочным узлам, в местах изменения на правлений прямолинейных участков, например, при обходе пре пятствий (рис. 2.42). Для сопряжения прямых в плане используют кривые радиусом не менее: на главных путях — 600 м, соединительных путях — 150 м, парковых путях и в депо — 75 м. В сложных инженерно-геологических, гидрогеологических и градостроительных условиях, при наличии соответствующего тех нико-экономического обоснования, допускается принимать меньшие значения радиусов кривых, но не менее: на главных пу тях — 300 м, соединительных путях — 100 м, парковых путях — 60 м.

Для плавного вписывания поезда при переходе с прямого участка на кривую радиусом менее 2000 м используются пере ходные кривые в форме гиперболической или логарифмической спирали. Длины спиралей определяются нормами проектирова ния в зависимости от расчётной скорости движения поездов. Минимальный уклон элементов продольного профиля принима ется не менее 3 %о, исходя из условий обеспечения естественного движения дренажных вод по водоотводному лотку. В отдельных случаях допускается горизонтальное размещение отдельных участков пути при условии обеспечения водоотвода. Максималь ный уклон элементов продольного профиля определяется усло виями надёжного сцепления колёс движущегося поезда с рельса ми и не превышает 40 %о.

Станции метрополитена предназначены для обслуживания пассажиров (входа и выхода на станцию, посадки и высадки в поезда, пересадки на другие линии) и осуществления технических функций, связанных с движением поездов.

Станции метрополитенов располагают в местах образования крупных пассажиропотоков: на центральных площадях, пересече ниях линий метрополитена с пригородными линиями железных дорог, у железнодорожных, авто- и аэровокзалов, аэропортов, реч ных и морских пассажирских портов, крупных стадионов и мест отдыха горожан, в районах массовой жилой застройки. Пешеходная доступность станций в периферийных районах принимается не бо лее 700 м, транспортная — 2,2 км; в центральных районах города пешеходная доступность не должна превышать 500 м. Для обеспе чения возможности устройства удобных пересадочных узлов стан ции метрополитена размещают в максимальной близости к существующим и проектируемым станциям других видов транспорта. Расстояние между станциями метрополитена, как правило, состав ляет 1,2—2 км, но не менее 800 м. В центральной части города оно определяется конкретными градостроительными условиями.

В транспортно-пересадочных узлах протяжённость пешеход ных путей от остановочных пунктов наземного транспорта до станций скоростного внеуличного пассажирского транспорта не должна превышать 100 м. В пересадочных узлах типа метрополитен — пригородно-городская и городская железная дорога протяжённость пешеходных путей может быть увеличена до 150 м.

Станции в плане стараются располагать на прямой. В исклю чительных случаях допускается размещать станции на кривых радиусом не менее 800 м (рис. 2.43). Продольный профиль пути в пределах станции стараются проектировать односкатным с укло ном 3 %, в отдельных случаях допускается увеличение уклона станции до 5 %.

По эксплуатационным условиям станции стараются распола гать в профиле на горбе, что позволяет легче снижать скорость поезда при подходе к станции и увеличивать — при отходе поезда со станции (см. рис. 2.42, б). Длину элемента профиля для станций, расположенных на горбе, принимают не менее длины посадочной платформы, а для станций, расположенных в яме, — не менее длины платформы плюс 20 м.

По глубине заложения станции бывают нескольких видов.

1. Наземные станции:

стараются совмещать со станциями пригородных поездов или депо. Станции могут иметь как открытые, так и закрытые залы с боковыми, реже с островными, платформами (рис. 2.44). Линии стараются выводить на поверхность в непосредственной близо сти от станции, за исключением наземных линий метрополитена.

Примеры наземных станций в Москве - Измайловская, Студенческая, Фили, в Санкт-Петербурге - Девяткино , Куп чино , Рыбацкое.

2. Станции мелкого заложения:

1)   1) одноплатформенные с островной платформой (рис. 2.45, а, рис. 2.46) характеризуются простым и чётким ориентированием пассажиро-потоков , равномерным заполнением платформы, компактным решением входа, выхода и пересадки, простым планировочным и целостным архитектурным решениями, удоб ной связью с поверхностью. Недостатком такого типа станций является пересечение пассажирских потоков при движении по платформе. Примеры: Октябрьское поле, Первомайская, Щёлковская в Москве;

2)   2) двухплатформенные станции с двумя боковыми платфор мами (рис. 2.45, б, 2.47, см. рис. 2.43) характеризуются независи мым размещением платформ по направлениям движения поездов и разделением пассажиропотоков.

Основные недостатки— не равномерная загрузка платформ, сложность архитектурного оформления и ориентирования пассажиропотоков. Примером станции с боковой платформой может служить Александров ский сад в Москве (см. рис.2.43, а);

3) трёхплатформенные станции со средней островной и двумя боковыми платформами (рис. 2.45, в, см. рис. 1.31) характери зуются полным разделением пассажиропотоков по разным направлениям движения. На таких станциях пассажиры входят в поезд с островной платформы, а выходят из него на боковую, что существенно увеличивает пропускную способность станции. Ос новные недостатки: необходимость устройства дополнительных переходов с одного направления движения на другое, сложность в ориентировании пассажиропотоков, значительно более высокая стоимость строительства. Примеры: Полежаевская и Измайловский парк в Москве.