Бесплатная техническая библиотека

Метрополитен. История изобретения и производства

Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас

 Комментарии к статье

Метрополитен (от фр. metropolitain, сокр. от chemin de fer metropolitain - "столичная железная дорога"), метро (фр. metro, англ. underground, амер. англ. subway) - в традиционном понимании городская железная дорога с курсирующими по ней маршрутными поездами для перевозки пассажиров, инженерно отделенная от любого другого транспорта и пешеходного движения (внеуличная).

В общем случае метрополитен - любая внеуличная городская пассажирская транспортная система с курсирующими по ней маршрутными поездами (например, городской монорельс). Движение поездов в метрополитене регулярное, согласно графику движения. Метрополитену свойственны высокая маршрутная скорость (до 80 км/ч) и провозная способность (до 60 тыс. пассажиров в час в одном направлении). Линии метрополитена могут прокладываться под землей в тоннелях, по поверхности и на эстакадах (особенно это характерно для городских монорельсов).

Первая подземная дорога появилась в Лондоне. Ее открытие состоялось 10 января 1863 года. Длина линии достигала всего 6 километров, а объем перевозок за день составлял лишь 26000 человек. Пассажирский поезд вел локомотив, работающий на паре. От сжигания угольного топлива образовывалось много дыма и сажи. При прохождении тоннеля двери вагона должны были быть закрытыми, о чем напоминало объявление: "Проезд тоннелем в открытом вагоне смертельно опасен". Так было до 1906 года, когда участок подземки электрифицировали.

Открытие метрополитена в Лондоне, 1863 г.

Современный метрополитен в Лондоне

После лондонского опыта метростроительство получило развитие в других американских и европейских городах. В 1868 году была построена первая линия в Нью-Йорке, затем в Чикаго, Бостоне, в 1896 году появилось метро в Будапеште и Глазго. В Париже первая линия метро стала действовать в 1900 году.

Попытки создания метрополитена в Москве относятся к началу XX века. В 1902 году Московская городская дума в присутствии репортеров газет заслушала сообщение инженера Балинского о "Постройке внеуличной железной дороги в Москве", в котором автор проекта изложил преимущество нового вида транспорта - метрополитена и доходность мероприятия для вкладчиков средств в создание "внеуличной железной дороги". Решение думы было кратким: "Господину Балинскому в его домогательствах отказать". Так была похоронена инженерная идея, воплотиться в жизнь которой было суждено лишь при Советской власти.

Метрополитен в Москве

Развитию отечественного метростроительства положил начало Московский метрополитен, первые линии которого вступили в строй в 1935 году. Первые линии Кировско-Фрунзенская от станции "Сокольники" до станции "ЦПКиО имени Горького" и "Арбатская" от "Охотного ряда" до "Смоленской" имели общую протяженность только 11,4 километра и 13 станций. Линии метрополитена строятся трех типов: глубокого, мелкого заложения и наземного, что соответствует способам их прокладки - закрытому (тоннельному) и открытому. Каждый способ прокладки линии имеет свою технологию.

Строительство метрополитена закрытым способом ведется на участках со сложной градостроительной ситуацией, когда на трассе будущей линии находятся плотная ценная застройка, крупные инженерные сооружения. На свободных территориях в периферийных осваиваемых зонах города линии метрополитена строятся чаще мелкого заложения или открытым способом. Примером последних могут служить Филевская линия в Москве и Дарницкая в Киеве.

Стоимость строительства метрополитена открытым способом значительно ниже, чем закрытым, что во многом объясняется различной технологией работ. При открытом способе котлованы для тоннелей роют непосредственно с поверхности земли. При закрытом - первоначально необходимо пройти вертикальную выработку грунта на глубину заложения будущего тоннеля, то есть соорудить шахтный ствол.

Строительство метро. Бурильная становка

Для проходки стволов применяются специальные бурильные установки. Первые полностью автоматизированные шахтные бурильные установки стала выпускать японская фирма "Тое коге" в 1970-е годы. Система автоматического управления таких установок позволяет проводить весь цикл обуривания забоя без участия человека по программе, подготовленной заранее и введенной в ее компьютер в виде перфоленты. Это напоминает операцию на станках с числовым программным управлением. Объем памяти компьютера достаточно велик, что позволяет вводить в нее программы с множеством данных. Переход от одного режима работы к другому осуществляется нажатием кнопки на пульте управления установки.

Для проходки тоннелей метрополитена используется чаще всего щитовой метод. Применение проходческого щита, представляющего собой горизонтальный стальной цилиндр, по контуру которого укреплены домкраты, позволяет избежать осадки расположенных на поверхности строений при выемке грунта из тоннеля. Внутри такого щита строится обделка тоннеля, то есть его покрытие, постоянная крепь. Она выполняется либо из сборных чугунных элементов (тюбингов), применяемых в водоносных грунтах, либо из железобетонных - для сухих грунтов. Элементы обделки имеют вид колец различного диаметра: для станций метро - 8,5 метра, для перегонных тоннелей между станциями - 5,5 метра.

Иногда обделку тоннелей устраивают из монолитного бетона, используя для этого специальные бетононасосы. Редкое в практике сооружение такой обделки объясняется необходимостью сушки в течение продолжительного времени до полного твердения бетона. Щитовые методы - экологически чистый способ возведения метро. Поэтому продолжается совершенствование применяемого для проходки оборудования - повышение надежности экскаваторных щитов, использование агрегатов роторного типа и оборудования со скользящей опалубкой, модульного щитового оборудования и средств автоматического управления.

Тоннельные сооружения, предназначенные для длительной эксплуатации, подвергаются воздействию грунтовых вод, способных вызвать коррозию металлических конструкций. Коррозия опасна еще тем, что вызывает в тоннелях при движении электропоездов блуждающие токи, усиливающие начавшийся процесс разрушения. Поэтому метростроители уделяют серьезное внимание совершенствованию технологии сооружения тоннелей и повышению гидроизоляционных качеств обделочных материалов - бетона и др. Устранению излишней влажности воздуха в тоннелях и на станциях служит также усиленная искусственная вентиляция.

При строительстве станций, наиболее сложных сооружений метрополитена, выполняется наибольший объем работ, требующий участия многих специалистов - от монтажников, электриков до архитекторов, дизайнеров. Особенно трудоемки отделочные работы, требующие не только мастерства строителей, но и использования разнообразных природных и искусственных материалов, в частности, улучшающих качество гидроизоляции, особенно на линиях, сооружаемых открытым способом.

Московским метростроителям впервые удалось применить полимерные материалы - потолок станции "Чеховская". На отечественных метрополитенах разработаны и внедряются современные машины и механизмы для выполнения ремонтных и профилактических работ по содержанию путевого хозяйства, электромеханических устройств, действуют поточные линии, диагностические комплексы для ремонта подвижного состава и др. Широко внедряется автоматизация производства: телемеханика для управления и контроля за эксплуатацией устройств электроснабжения, электромеханических установок и эскалаторов.

Современный метрополитен - сложный комплекс технических систем, работающих слаженно, четко и быстро. Днем поезда следуют через 3-5 минут. В час пик интервал в движении может сокращаться до минуты. У машиниста каждого состава есть график, в котором с точностью до секунды указано время прибытия на станцию и время отправления. График сверяют с интервальными и календарными часами. Интервальные часы показывают, не опаздывает ли предыдущий поезд, а календарные - вовремя ли следует данный состав.

Скорость движения поездов регулирует автоматическая система, которая контролирует и действия машиниста. Так, при подъезде к станции автоматически включается торможение. Машинист обязан нажатием кнопки его выключить и вести поезд вручную: вдоль перрона стоят люди, и в случае необходимости автоматика не среагирует. Если же не нажать кнопку, состав остановится.

Метро проветривают через вытяжные шахты. Поезд в туннеле действует как поршень, выталкивая воздух через шахту, находящуюся впереди, и засасывая его из той, которую уже миновал. Однако на некоторых участках с интенсивным движением из-за работы моторов и тормозов порой настолько поднимается температура воздуха, что приходится нагнетать либо откачивать воздух дополнительно. За микроклиматом на разных участках линии наблюдает специальная система. Данные поступают в центральную диспетчерскую, которая и дает команды на включение мощных воздушных насосов.

Эта диспетчерская - "мозговой центр" метро. Она связывается со службами подземного хозяйства: по радио - с машинистами и локомотивными бригадами, по селекторной связи - с дежурными по станциям. Компьютеры следят за тем, чтобы вся система работала слаженно, соблюдались интервалы в движении поездов и не возникало чрезвычайных ситуаций.

Диспетчерская метрополитена

Если центральная диспетчерская - "мозг" метрополитена, то его "кровеносная система" - энергоснабжение. Для большей надежности электрический ток подают от двух независимых подстанций: если одна выйдет из строя, автоматически подключится другая. Кроме того, для аварийного освещения предусмотрены аккумуляторные батареи.

За годы, минувшие после пуска московского метро, сменилось четыре основных типа и несколько модификаций вагонов. Сейчас появилась новая модель - высокоскоростная, комфортабельная и ультрасовременная "Яуза". Эта модель мирового класса с великолепным современным дизайном готовится к выпуску Мытищинским машиностроительным заводом. "Яуза" - первый в истории российского метростроения вагон из модульных конструкций. Его разработка началась еще в конце 1980-х годов. Ведущие дизайнеры проекта - Ю.Г. Бусыгин, Н.И. Кузнецов, В.М. Обухов и Н.В. Усольцев.

О новом поезде рассказывает главный технолог ЗАО "Метровагонмаш" Сергей Викторович Безрукавный:

"В конструкции учтены все требования, предъявляемые к современному подвижному составу, особенно требования безопасности. Во-первых, кузов "Яузы" стальной - и пусть нас не соблазняют никакими алюминиевыми сплавами, это опасно! Конечно, они дают экономию веса, но при пожаре, особенно когда его не удается быстро потушить, от алюминия ничего не остается. Вы, конечно, знаете о прошлогоднем ЧП в туннеле под Ла-Маншем: загорелся скоростной поезд... Алюминиевые вагоны не то что "потекли" - сгорели!

Поскольку мы отказались от алюминия, сбавлять массу тары - кузова плюс тележек - пришлось другими способами. Мы изготовили кузов "Яузы" из высокопрочной нержавейки с применением прецизионной сварки - что позволило сэкономить около 1,2 тонны. Алюминий дал бы 3, но...

Теперь о других аспектах безопасности. Система управления полностью автоматизирована. В кабине машиниста установлен бортовой компьютер, в который заложены две программы: одна задает график движения, другая следит за точностью его соблюдения. Если на каком-то участке машинист превысил скорость, вторая программа дает команду на автоматическое торможение...

...В каждом вагоне размещены температурные и дымовые датчики - компьютер реагирует на их сигналы и приводит в действие автоматическую систему пожаротушения. Последнее осуществляется двумя способами: в аппаратном отсеке и везде, где нет людей, - газом специального состава, а в салоне особые колбы выбрызгивают в воздух водяное облако. И никаких огнетушителей!

...Еще одно новшество - бортовая система сигнализации. В старых вагонах на приборном щите есть группа лампочек технической диагностики: что-то не сработало - загорается соответствующая лампочка, и машинист знает, что случилось. В "Яузе" по-другому: имеется лишь одна лампочка, при любой неполадке ярко вспыхивающая красным светом - для машиниста этот сигнал означает, что надо глянуть на дисплей компьютера, а там уж все выведено открытым текстом - где, что и почему. Преимущества такой системы очевидны".

У кузова "Яузы" нетрадиционное сечение. Оно не прямоугольное - есть радиусная часть, позволившая более рационально вписать вагон в туннель круглого сечения и увеличить вместимость на 30 человек. Аэродинамические испытания показали снижение лобового сопротивления на 20 процентов.

Практическая скорость поезда - 48 километров в час. Сейчас, к примеру, она едва достигает 41. Ходовая часть вагона - с пневматической подвеской, подстраивающаяся к мгновенным значениям нагрузки.

Немаловажный фактор - экономия электроэнергии. В "Яузе" применили систему рекуперативного торможения - с высвобождением "лишней" энергии в генераторном режиме тяговых двигателей.

В кабине просторно, приборная доска выполнена эргономично, установлен кондиционер. Освещение в салоне "Яузы" более щедрое и в то же время более мягкое, нежели в старых вагонах. Применена система принудительной вентиляции.

Подземные и надземные вестибюли метрополитена обогатили архитектуру многих городов мира. Но московский метрополитен имеет уникальные по архитектурно-художественному облику станции. Не случайно взяты под охрану государства как памятники архитектуры три лучшие станции первых линий: "Красные ворота", "Маяковская", "Кропоткинская". Каждая станция московского метро имеет свой индивидуальный образ, а совокупность станций образовала неповторимый архитектурный ансамбль. В отделке колонн, пилонов, лестниц широко применены мрамор, гранит, металлы, керамика, стекло.

Парижский метрополитен, станция "Лувр"

В Париже уделяется особое внимание архитектурной выразительности станций метрополитенов, экспресс-метрополитенов, синтезированию в оформлении наземной и подземной инфраструктуры. Входы в наземные и подземные сооружения обозначаются четкой маркировкой направления движения пассажиров. С целью привлечения пассажиров в парижском метро используются произведения искусства. Так, на станции "Лувр" была выставлена скульптура египетского фараона из запасников всемирно известного музея.

Японские архитекторы, проектируя пересадочную станцию "Умеда" в городе Осака, ввели внутрь здания с помощью специальных гидротехнических сооружений небольшую речку, которая создает на каждом этаже оригинальные водные поверхности и каскады, а световые эффекты и зеленые насаждения придают большую привлекательность интерьерам здания.

Автор: Мусский С.А.

 Рекомендуем интересные статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас:

▪ Томограф

▪ Микроскоп

▪ Швейная машина

Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Антиматерия падает вниз подобно обычной материи 17.01.2022 Ученые-физики из Европейской организации ядерных исследований CERN провели ряд исследований и определили, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, и падает в "правильном" направлении, т.е. вниз. Несомненно, что это походит на вполне очевидную вещь, тем не менее, ученые в течение достаточно долгого времени не могли ни подтвердить, ни опровергнуть этот факт, и лишь последний эксперимент позволил им дать более-менее точный ответ, но и то с некоторыми допущениями. Антиматерия является точной копией материи с одним лишь важным различием - наличием противоположного электрического заряда. И это различие имеет некоторые серьезные последствия, каждый раз, когда частица обычной материи и антиматерии сталкиваются в пространстве, они взаимно уничтожают друг друга, превращаясь в чистую энергию. К счастью для всех нас и окружающего нас мира, состоящего из обычной материи, антиматерия является большой редкостью во Вселенной. И в этом заключен один из главных фундаментальных вопросов современной физики, ведь во время Большого Взрыва во Вселенной должно было образоваться равное количество материи и антиматерии. Но во все это вмешался какой-то неизвестный фактор, который нарушил баланс между количеством материи и ее антипода, и не дал всей Вселенной сразу же погибнуть в огне аннигиляции. Поэтому ученые-физики путем изучения антивещества продолжают упорно искать этот неизвестный фактор, который может скрываться в самых незначительных различиях между определенными частицами материи и их античастицами. Согласно Стандартной Модели таких различий не должно быть, и если ученым удастся найти что-либо, это откроет перед ними целый новый мир совершенно иной физики. Из сказанного чуть выше следует, что спектральные линии материи и антиматерии должны быть одинаковыми. Этот факт был проверен и подтвержден в 2016 году учеными CERN на примере водорода и аниводорода. Так же ученые достаточно долго задавались вопросом взаимодействия антиматерии с гравитацией, несмотря на кажущуюся простоту этого вопроса, поиски ответа на него заняли целые годы интенсивных исследований. Опять же, согласно той же Стандартной Модели, антиматерия должна взаимодействовать с гравитацией подобно обычной материи, но существует крошечный шанс того, что это взаимодействие может иметь "обратный знак" и антиматерия под воздействие гравитации будет "падать вверх". Для проверки вектора взаимодействия антиматерии и гравитации ученые поместили антипротоны и ионы водорода в электромагнитное устройство, известное под названием ловушки Пеннинга. Находясь внутри ловушки, заряженные частицы движутся по циклической траектории под воздействием сложных магнитных полей. Измеряя частоты этого движения, ученые могут вычислить соотношение масс к зарядам частиц, которые должны быть одинаковыми для материи и антиматерии. Но любые различия, которые могли быть обнаружены, стали бы указанием на разницу во взаимодействии с силами гравитации. То, что антиматерия взаимодействует с гравитацией, подобно обычной материи, не стало большой неожиданностью для ученых. О достоверности полученных результатов говорит то, что все измерения были проведены с точностью в 97 процентов, в четыре раза точней, чем подобные измерения, проведенные ранее. Тем не менее, в оставшихся трех процентах скрывается крошечная лазейка, позволяющая закрасться во все это причудливым законам иной физики. Вполне вероятно, что другие эксперименты, использующие более простой подход, могут дать совершенно иные результаты, противоположные результатам, полученным учеными из CERN. И тогда это все станет не просто намеком, а огромным "дорожным указателем", показывающим направление на область физики, лежащей вне пределов Стандартной Модели.

Другие интересные новости:

▪ Яйца и помидоры для автозапчастей

▪ Транзисторы, работающие в 10 000 раз быстрее синапсов мозга

▪ MATSUSHITA полностью перешла на бессвинцовые платы

▪ 28-дюймовый монитор ViewSonic VX2880ml разрешением 4К

▪ Новая автоматика в машинах Nissan

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Хаббл Эдвин. Биография ученого

▪ статья Что называется бизнесом? Подробный ответ

▪ статья Расчет стабилизатора тока. Справочник

▪ статья Светодиодное устройство Мигающие огни. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Функциональный генератор звукового диапазона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026