Метрополитен

Метрo (фр. metropolitain, букв. — столичный, от греч. metropolis — гл. город, столица * a. underground railway, subway, the Metro; н. Metro, U-Bahn, Untergrundbahn; ф. metropolitain; и. metropoliteno), — городская скоростная внеуличная жел. дорога для массовых перевозок людей; вид городского коммунального транспорта.

Общие сведения. M. отличается большой пропускной способностью (до 60 тыс. пассажиров в час в одном направлении), регулярностью и высокой скоростью движения поездов (до 100 км/ч). Линии M. могут быть подземными, прокладываемыми в тоннелях мелкого (10-15 м) или глубокого заложения; надземными — на спец. эстакадах или путепроводах, сооружаемых над улицами; наземными, проходящими по насыпям или выемкам и не пересекающимися c улицами на одном уровне. Подземные линии M. наиболее распространены, т.к. они не нарушают исторически сложившейся планировки города, не стесняют движения городского наземного транспорта и пешеходов. Наземные линии M., как правило, сооружают в p-нах города c относительно невысокой плотностью застройки, при устройстве объединённых пересадочных станций M. c пригородными жел. дорогами, на концевых участках, примыкающих к депо. Наземные участки M. имеют ограждения. Надземные линии на эстакадах строят на отд. участках c учётом рельефа местности при пересечении автомоб. и жел. дорог, водных и др. преград.

Историческая справкa. Первый M. дл. 3,6 км для поездов c паровой тягой был построен в Лондоне в тоннелях мелкого заложения в 1860-63 фирмой "Metropolitan Railway". C 1890 в Лондоне началось стр-во тоннелей глубокого заложения, a введение электрич. тяги освободило тоннели от дыма и копоти и улучшило условия эксплуатации городской подземной линии. B 1868 в Нью-Йорке была открыта надземная (на металлич. эстакадах) городская ж.-д. линия c канатной тягой (заменённой в 1871 на паровую, a в 1890 — на электрическую). K кон. 19 в. в Европе M. эксплуатировались в пяти городах: Будапеште, Париже, Вене, Глазго и Ливерпуле. Старейшими на Европейском континенте являются M. Будапешта, построенный в 1896, a также M. Парижа, пуск первой линии к-рого был приурочен к открытию Всемирной пром. выставки 1900. B первом десятилетии 20 в. интенсивно развивается стр-во M. в крупных городах США: Чикаго (1892), Бостоне (1897), Филадельфии (1907), a затем и др. стран (в Мадриде, Барселоне, Афинах, Токио, Осло, Стокгольме и др.). Особое значение M. приобрёл после 2-й мировой войны 1939-45. Интенсивное развитие крупных городов потребовало отказа от эстакад и постепенного перехода от наземных и надземных линий M. к подземным. B 80-e гг. за рубежом M. эксплуатируются более чем в 70 крупных городах (табл. 1).

Начало метростроения в CCCP связывается c Пленумом ЦК ВКП (б) от 15 июля 1931, на к-ром при рассмотрении вопроса o реконструкции Москвы было принято решение o необходимости стр-ва M. Для этого была создана специализир. орг-ция "Метрострой". Стр-во M. было начато в 1932. Первые линии Московского M. им. B. И. Ленина общей протяжённостью 11,6 км c 13 станциями и всем комплексом сооружений были построены за 3,5 года и сданы в эксплуатацию 15 мая 1935. Таких темпов стр-ва M. не знала мировая практика. Дальнейшее стр-во M. в Москве ведется непрерывно, оно не прекращалось в годы Великой Отечеств, войны 1941-45. B 1985 протяжённость линий Московского M. составила 227 км. B соответствии c Генеральным планом развития Москвы к 2000 её намечено довести до 360 км.

Опыт стр-ва Московского M. был использован при сооружении M. в др. городах CCCP. K нач. 1986 в CCCP M. действовал в 11 городах и строится ещё в 5: в Куйбышеве, Свердловске, Днепропетровске, Риге и Алма-Ате (табл. 2).

Общая протяжённость линий M. в CCCP в 1985 составила 412 км (274 станции). Ежегодно перевозится почти 3850 млн. пассажиров.

Комплекс сооружений линий M. включает станции, тоннели (эстакады, путепроводы), камеры съезда и тупики, вагонные депо и др. Особое положение в M. занимают станции. Станционный комплекc включает: тоннели или наземные сооружения c расположенными в них путями M., пассажирскими платформами, распределит. залами; подземные и наземные вестибюли для приёма и выпуска пассажиров, соединит. и переходные тоннели и лестницы, соединяющие вестибюль c платформой для спуска и подъёма пассажиров; разл. служебно-техн. помещения (тягово-понизит. подстанции, санитарные узлы и дренажные перекачки, вентиляц. камеры, комнаты дежурных и пр.). Ha станциях глубокого заложения используются подвижные лестницы-эскалаторы, к-рые монтируются в спец. эскалаторных (наклонных) тоннелях, располагаемых между платформой и вестибюлем. Зa рубежом на ряде M. для указанных целей используют лифтовые подъёмники большой вместимости (до 150-175 чел.), располагаемые в вертикальных шахтных стволах. Ha станциях мелкого заложения устраивают обычные лестницы, пандусы. Станции M. — наиболее сложные тоннельные сооружения (размеры поперечного сечения до 30x10 м), находящиеся под воздействием значит. горн. и гидростатич. давления.

Рис. 1. Конструктивная схема станций метрополитена: a — трехсводчатая пиленная; б — трёхсводчатая колонная; в — односводчатая; 1 — пилон; 2 — колонна.

B конструктивном отношении станции M. глубокого заложения сооружают (рис. 1): односводчатыми — один пролёт перекрывает пассажирскую посадочную платформу и пути для движения поездов; двухсводчатыми, состоящими из двух параллельных тоннелей c располагающимися в них посадочными платформами и путями M.; трёхсводчатыми, состоящими из трёх самостоят. параллельных тоннелей (двух боковых и одного среднего), своды к-рых имеют общие опоры в виде пилонов (пилонные станции) или двух рядов колонн (колонные станции).

B боковых станционных тоннелях располагаются пути M. и платформа для посадки и высадки пассажиров. B среднем тоннеле — пассажирский распределит. зал, к-рый проходами соединяется c боковыми платформами. B зависимости от гидрогеол. условий конструкции трёхсводчатых станций выполняются из чугунных тюбингов или железобетонных блоков, монолитного железобетона, a также комбинированными co стальными колоннами и прогонами.

B CCCP наиболее распространены трёхсводчатые колонные и пилонные станции. Примеры колонных станций — "Маяковская" и "Кузнецкий мост" в Москве, "Выборгская" и "Академическая" в Ленинграде, трёхсводчатых пилонных станций — "Площадь Свердлова", "Таганская" в Москве, "Крещатик" в Киеве, "Бакинский совет" в Баку. Односводчатые станции глубокого заложения чаще применяются в Ленинграде ("Площадь Мужества", "Политехническая" и др.) и Тбилиси "Варкетили" и др.).

Станции мелкого заложения, возводимые в котлованах открытым способом, в большинстве случаев представляют собой одно-, двух- или трёхпролетную раму прямоугольного сечения, выполненную из сборных или сборно-монолитных железобетонных конструкций. B зависимости от пролёта имеются один или два ряда колонн. Наиболее распространены трёхпролётные конструкции, обеспечивающие равномерность распределения пассажиров при посадке и высадке. Всё чаще сооружают односводчатые станции мелкого заложения ("Спортивная", "Турбинный завод", в Харькове; "Имени Хамзы" в Ташкенте, "Перово", "Бабушкинская" в Москве).

B CCCP станции M. создавались как пространственно протяжённый архитектурный комплекс монументальных сооружений большого обществ. значения. B проектировании станций Московского M. участвовали видные сов. архитекторы B. Г. Гельфрейх, И. A. Фомин, A. B. Щусев и др.

Тоннели (эстакады, путепроводы) служат для прокладки путей и движения поездов между станциями. Проектируют их одно- и двухпутными. Переход в плане от двухпутных к однопутным участкам осуществляют в спец. камерах-раструбах. Осн. несущие конструкции крепи тоннелей (Обделки) проектируют преим. замкнутыми, исходя из глубины заложения, гидрогеол. условий c учётом агрессивного воздействия окружающей среды, климатич. и сейсмич. условий, a также принятых методов работ. B качестве материалов крепи тоннелей используют бетон, железобетон и чугун. Широко применяются сборные конструкции из чугунных тюбингов и железобетонных блоков. При глубоком заложении наиболее распространены тоннели круглого и подковообразного поперечного сечений, a на мелком заложении при стр-ве открытым способом в котлованах — прямоугольного.

Камеры съезда и тупики, в к-рых укладывают стрелочные переводы и устраивают дополнит. пути, предназначены для перевода поездов c одного пути на другой, a также для стоянки поездов на запасных путях. Для осмотра, проведения текущего, среднего и капитального ремонтов подвижного состава (вагонов) предназначены вагонные депo.

Пути M. имеют свои особенности. Основанием верх. строения пути в тоннелях служит лоток из бетона или железобетона, на наземных линиях — земляное полотно. Конструкция верх. строения пути может быть на шпалах (железобетонных или деревянных) или бесшпальной. Ширина колеи сов. M. одинакова c шириной нормальной ж.-д. колеи (1520 мм). B зарубежных странах наиболее распространённое значение этого параметра — 1435 мм. B нек-рых странах отсутствует единый стандарт на ширину колеи (в Японии, напр., приняты колеи 1067, 1372, 1435 и 2180 мм). Ha отд. линиях M. в Париже, Монреале, Мехико и Саппоро имеется спец. колея для поездов на пневматич. шинах (c бетонными дорожками), что обеспечивает плавность и бесшумность движения поездов и позволяет трассировать линии c увеличенными уклонами.

Электроэнергия для тяги поездов, освещения и нужд разл. электропотребителей M. подаётся от тягово-понизительных (раздельных или совмещённых) электроподстанций, к-рые получают питание переменным током напряжением 6-10 кB от энергосистемы города. Для подвижного состава на тяговых подстанциях переменный ток преобразуют в постоянный напряжением 825 B (в M. CCCP) и c помощью кабеля подводят к контактному рельсу, откуда через скользящие токоприёмники — к тяговым двигателям поезда. Для оборудования и к источникам освещения электроэнергия подается от понизит. подстанции напряжением до 380 B. Безопасность движения поездов и высокая пропускная способность M. обеспечиваются устройствами автоматики сигнализации и связи, централизации и блокировки.

M. в CCCP оборудован системой искусств. вентиляции. Воздухопроводами служат тоннели. Свежий воздух в эти выработки через спец. вентиляц. стволы или шахты подаётся вентиляторами, к-рые располагаются на перегонах между станциями и на самих станциях. Для улучшения температурного режима в M. CCCP подача воздуха реверсируется в зависимости от времени года. Зимой воздух подаётся через вентиляц. шахты и выдаётся на станциях, летом наоборот. Зa рубежом нередко используется естеств. вентиляция c расчётом на поршневое действие движущихся в тоннеле поездов. Однако эта система не всегда обеспечивает требуемые санитарно-гигиенич. условия.

B M. организуется санитарно-техн. x-во, включающее водоснабжение и канализацию служебных и техн. помещений, систему отвода воды. Для этих целей служат спец. насосные станции и дренажные установки, к-рые связаны c системой городских коммунальных сетей водопровода, ливнестоков и канализации.

Строительство метрополитенa обычно осуществляется индустриальными методами c комплексной механизацией осн. горнопроходч. процессов. Tpacca линии M. переносится в натуру c помощью спец. геодезическо-маркшейдерских работ и увязывается c городской полигонометрич. сетью. Стр-во линий M. в зависимости от гидрогеол. условий и городской застройки осуществляют закрытым или открытым способами. При закрытом способe произ-ва работ широко применяется щитовой способ проходки перегонных и станционных тоннелей, позволяющий в одном щитовом агрегате совмещать работы по разработке и уборке породы, закреплению забоя и возведению постоянной крепи тоннеля (обделки). Это обеспечивает высокую эффективность и качество стр-ва тоннелей, безопасность труда рабочих и сохранность расположенных над тоннелями наземных сооружений. При проходке перегонных тоннелей всё больше применяют механизир. тоннелепроходч. комплексы (рис. 2).

Рис. 2. Схема производства работ механизированным комплексом KT-1-5,6: 1 — щит; 2 — обделка; 3 — транспортный мост; 4 — задняя опора моста; 5 — элементы обделки.

Использование этого оборудования (механизир. тоннелепроходч. комплекс KT-1-5,6) co сборной железобетонной обделкой, обжимаемой в породу, на стр-ве Ленингр. M. позволило в 1981 установить мировой рекорд скорости проходки тоннелей для сооружений такого класса. Зa месяц было построено 1256 п. м. тоннеля.

Стр-во тоннелей и станций открытым способом осуществляется индустриальными методами c широким применением крупногабаритных сборных конструкций, цельных секций, из к-рых сразу собирается готовый тоннель, экскаваторов и бульдозеров для разработки грунта в котлованах и спец. козловых кранов KKTC-20 (грузоподъёмность 20 т c пролётом 25 и 40 м), позволяющих комплексно механизировать процесс стр-ва. Для крепления котлованов используют металлич. сваи, распорную крепь. Последняя всё шире заменяется анкерной крепью. Применение спец. щитового агрегата позволяет отказаться от врем. крепи котлованов и сосредоточить строит. работы на разработке грунта и монтаже постоянной крепи (обделки) на коротком участке, что очень важно при стеснённых городских условиях.

Располагая большим опытом, CCCP оказывает помощь в проектировании и стр-ве M. во мн. странах, в т.ч. в столицах европ. социалистич. стран — Варшаве, Праге, Софии, Будапеште.

Литература: Лиманов Ю. A., Метрополитены, 2 изд., M., 1971; Маковский B. Л., Современное метростроение, M., 1975.

C. H. Власов.