Московское метро по праву считается лучшим в мире. Великолепная архитектура и отделка подземных дворцов, обилие света, высокие скорости и полная безопасность движения поездов создают большие удобства для пассажиров.
Но есть и еще одно неоспоримое преимущество, выгодно отличающее отечественный метрополитен от зарубежных,— это благоприятные климатические условия на станциях и в тоннелях.
Такие комфортные условия для пассажиров и персонала создает электромеханическая служба. В ее основные функции входят — организация всех видов ремонта, реконструкция и техническое обслуживание устройств тоннельной и местной вентиляции, теплоснабжения, водоснабжения, водоотлива, канализации и др. Эти устройства работают более чем на 10 тыс. электродвигателей.
С уважением мы вспоминаем сегодня специалистов отечественного метростроения в области вентиляции и других инженерно-технических устройств А. X. Полякова и Г. В. Арбузова, вместе с которыми работали тогда еще молодые инженеры В. Я. Цодиков, В. Г. Чучаев, Д. А. Покровский, В. А. Силуянов и другие энтузиасты.
Эти люди внесли большой вклад в развитие теории и практики тоннельной вентиляции метрополитенов.
Главной задачей вентиляции метрополитена является удаление тепла, выделяемого электропоездами, различными электродвигателями и приборами освещения, пассажирами.
Частично это тепло поглощается окружающим грунтом. Если избыток тепла не удалять, грунт будет постепенно прогреваться, повысится температура воздуха в тоннелях и на станциях. Вот почему в течение часа воздух в тоннелях несколько раз заменяется. Установки тоннельной вентиляции перерабатывают более 50 млн. м3/ч воздуха.
Как же работает метрополитеновская «фабрика воздуха»?
Подача и удаление воздуха производится через специально сооружаемые вентиляционные шахты, которые сообщаются с перегонными и станционными тоннелями по воздуховодам. Воздуховоды — это сами тоннели, либо специальные каналы, расположенные у свода станционных или эскалаторных тоннелей.
Схема вентиляционных устройств зависит от глубины заложения тоннелей. Так, на первой очереди строительства столичного метрополитена было применено искусственное проветривание станций и естественное проветривание тоннелей за счет поршнеобразного действия поездов и температурных перепадов между выходящим и входящим в тоннель воздухом.
Вентиляционные шахты располагались по всей длине перегона, на близком расстоянии друг от друга. Казалось бы, чем больше, тем лучше. Но получилось наоборот. Большое число вентиляционных шахт создавало значительные строительные трудности и не давало должного эффекта.
Со временем ряд шахт естественной вентиляции пришлось реконструировать и установить в них вентиляторы. В дальнейшем стали применять только искусственную приточно-вытяжную вентиляцию, при которой все шахты оборудуются вентиляторами.
Принцип работы вентиляционных систем довольно простой: в теплое время года воздух забирается с поверхности и через вентиляционные шахты подается на станции, благодаря чему там поддерживается более прохладный воздух. Удаляется воздух через вентиляционные шахты, расположенные на перегонах.
В холодное время года воздух забирается с поверхности через шахты на перегонах, по пути он подогревается за счет тепла, выделяемого в тоннелях электропоездами, и на станции поступает более теплым, а удаляется станционными шахтами.
На поверхности вход и выход воздуха осуществляется через вентиляционные киоски, от места расположения которых зависит качество воздуха, подаваемого в тоннели и на станции. Проектировщики стремятся разместить вентиляционные киоски в местах, где больше зелени.
Воздух с поверхности проходит по каналу и стволу шахты, а затем вентиляторами подается на станцию или в тоннель. Обычно в камере шахты устанавливаются два вентилятора с диаметром рабочего колеса до 2,5 м и производительностью 250 тыс. м3/ч.
Конструкция вентиляторов позволяет изменять направление подачи воздуха, то есть в одно время года работать на подачу, а в другое — на вытяжку.
Все установленные вентиляторы были разработаны Центральным аэрогидродинамическим институтом (ЦАГИ). При разработке конструкций вентиляторов ЦАГИ и Метрогипротранс всегда принимали во внимание предложения работников электромеханической службы. Много ценных предложений внесли Т. П. Маляревская и В. Г. Россовский, а также рационализаторы службы П. С. Казаков, А. А. Дзильна, И. А. Фомочкин и другие.
На первых очередях Московского метрополитена не предусматривалось дистанционное управление вентиляционными агрегатами. В действие их запускали (или останавливали) там, где они были установлены.
К концу 50-х годов интенсивность движения электропоездов настолько возросла, что ходить по тоннелям в дневное время стало опасно. Их протяженность и количество находящихся в работе установок тоннельной вентиляции резко увеличились, а оперативности управления ими не было. В каждом отдельном случае надо было идти в тоннель, чтобы включать или выключать установку, либо переключить режим ее работы. Назрела необходимость перевести управление вентиляторами в кабины дежурных по станции. Но как?..
Эту проблему решал весь коллектив электромеханической службы. Как всегда, в авангарде были новаторы И. А. Фомочкин, М. Я. Мурманов, А. В. Ходырев, Л. В. Хруслов, Н. В. Бирюков, В. П. Наумычев.
И с задачей успешно справились. К 1958 году 44 перегонных и 28 станционных шахт стали управляться с пультов, установленных на станциях, а к 100-летию со дня рождения В. И. Ленина все шахты, расположенные в тоннелях, были полностью оборудованы дистанционным управлением.
Вентиляция подземной магистрали создает наилучшие условия для работы обслуживающего персонала. Служебные и производственные помещения, находящиеся под землей, не имеют естественного обмена воздуха и требуют искусственной вентиляции. Воздух для них берется, как правило, из тоннелей. При этом он предварительно очищается в фильтрах, а при необходимости охлаждается или подогревается. Из помещений его выпускают в тоннель, по ходу движения поезда, на значительном расстоянии от мест, где «свежий» забирается с поверхности.
Машинные залы эскалаторов оборудованы приточно-вытяжными системами вентиляции, в которые воздух поступает непосредственно с поверхности.
Каждая группа служебных и производственных помещений имеет свою вентиляционную камеру.
На Московском метрополитене в эксплуатации находится более 3 тыс. систем местной вентиляции, обслуживающих служебные и производственные помещения.
Контроль за параметрами воздуха — одна из серьезнейших проблем, решаемая коллективом электромеханической службы. До сих пор контроль за всем этим ведется по психрометрам, установленным на станциях, и анализам проб воздуха, отбираемого на станциях, для определения в лабораторных условиях содержания углекислоты и пыли. Однако такая система сложна и малоэффективна. К тому же не всегда можно принять оперативные меры в случаях отклонения от нормы параметров воздуха.
На помощь пришла автоматика.
В местах контроля параметров воздуха устанавливают специальные датчики. Они передают сигналы на телеметрическую аппаратуру в релейное помещение станций, затем эта информация поступает к диспетчеру на цифровой прибор, показывающий физические единицы измерения. Одновременно информация поступает на телетайп и далее на ЭВМ для статистической обработки.
Сейчас в системе используются только датчики температуры и влажности воздуха.
Комплекс устройств телемеханики и телеизмерения представляет значительный интерес: можно полностью перейти на автоматизированное управление вентиляцией метрополитена. Повысится оперативность, точность и качество измерений, уменьшится трудоемкость их выполнения, а главное, будет постоянно автоматически поддерживаться определенный режим вентиляции, который, экономно затрачивая электроэнергию и трудовые ресурсы, обеспечит установленные параметры качества воздуха.
Вопросы автоматизации и телемеханизации устройств вентиляции решались в комплексе с проблемами водоотлива.
Московский метрополитен располагает питьевым, хозяйственным и противопожарным водопроводом.
Питьевым водопроводом снабжены кубовые, буфеты, душевые, умывальники и санитарные узлы.
Хозяйственный водопровод предназначен для влажной уборки помещений вестибюлей, станций, коридоров, переходов, а также для «умывания» тоннелей, вентиляционных шахт и каналов.
Противопожарный водопровод имеется во всех наземных и подземных сооружениях, включая тоннели.
У всех вестибюлей станций существуют вводы городского водопровода.
Система водоснабжения смонтирована по кольцевой схеме. Это значит, что любой участок водопроводной сети может непрерывно питаться с двух сторон, даже если какой-то участок водопровода отключается для ремонтных работ.
Общая протяженность водопроводных сетей столичной подземной магистрали — свыше 450 км.
Имеются и артезианские скважины. Ими пользуются системы воздухоохладителей некоторых совмещенных тя-I овопонизительных подстанций.
Электромеханическая служба проводит опытные работы по телеуправлению водопроводными задвижками. Со временем оно будет введено на всех линиях.
Среди проблем у работников электромеханической службы есть так называемая «водотрубопроводная», весьма серьезная, причиняющая много хлопот. Дело в том, что водопроводные трубы на метрополитене — из-за наличия блуждающих токов и непостоянства расходования воды — часто подвергаются электрической и химической коррозии и выходят из строя значительно раньше установленных сроков, а замена их в действующих тоннелях весьма затруднена.
Пока работы в этом направлении значительного результата не дают, и перед коллективом электромеханической службы стоит задача найти способы борьбы с коррозией стальных труб или изыскать трубы из других коррозионно-стойких материалов, прокладка которых не потребует разработки новой технологии.
Зимой на подземных станциях тепло. Может быть, они имеют отопление? Только наземные сооружения и вестибюли отапливаются. Что же до подземных станций и тоннелей, то им достаточно тепла, поступающего от движения поездов, электрооборудования и людей. Щедро отдают свое тепло, накопленное весной и летом, сооружения и прилегающие к ним грунты.
Но у вестибюлей свой режим, здесь нужно обогреть не только служебные помещения, но и пассажиров, входящих с улицы, с мороза. Когда-то, в начале эксплуатации Московского метрополитена, тепло для вестибюлей поступало от котельных, построенных прямо там же или в ближайших зданиях. Теперь все иначе. Тепло поступает из городских теплофикационных сетей либо из квартальных котельных. В ряде случаев из-за отсутствия вблизи пролегающих тепловых сетей проводится электрическое отопление.
Входы и выходы на станциях оборудуются воздушно-тепловыми завесами. На открытых лестничных входах во избежание обледенения ступени подогреваются с помощью электричества. За тамбурами входных дверей на полу вестибюля установлены металлические решетки. Через них уходит пыль, грязь, снег с подошв пассажиров. В зимнее время года решетки подогреваются от системы отопления, под ними находятся водопроводные трубы для смыва грязи и снега. Перед выпуском грязной воды в городские водостоки песок и грязь осаждаются в специальном отстойнике, а затем вывозятся автомашиной — илососом.
Зимой происходит значительное охлаждение участков тоннелей у порталов, соединяющих закрытую трассу метро с открытой. Причина — в холодных потоках воздуха, врывающихся в тоннель. Эти потоки — следствие поршневого действия движущихся поездов и работы тоннельной вентиляции. Поэтому в местах, где станции расположены близко к порталам, устанавливаются так называемые воздушные завесы, и можно значительно уменьшить и даже ликвидировать проникновение холодного воздуха через открытый проем тоннеля. Они действуют как воздушный затвор, заслоняющий струей воздуха открытый проем. Для подачн воздуха используется в большинстве случаев воздух, подогретый в тоннелях.
Воздушно-тепловые завесы в вестибюлях включают утром при открытии станций, а отключают — по окончании движения и после закрытия метрополитена. Все переключения осуществляются в основном диспетчером электромеханической службы, значительная часть их уже подключена к действующей системе телеуправления.
Большинство тоннелей и станций залегают в водоносных грунтах или пересекают наземные и подземные реки. Несмотря на то, что все подземные сооружения метро гид-роизолированы, полностью избежать проникновения в них грунтовых вод пока не представляется возможным. Водоотливные установки «собирают» воды и откачивают их в городские водосточные сети. Но они выполняют не только эту работу. В них поступают также воды от мытья станций, коридоров, переходов и т. д. Ежечасно установки откачивают около 3 тыс. м3 воды. Для этих целей на них смонтировано более 1500 насосных агрегатов.
Тоннели подземной магистрали имеют спуски и подъемы. В самых низких местах, то есть там, где пересекаются два спуска, устраиваются водосборные колодцы, куда поступает вода по дренажам — открытым лоткам или трубам.
Над перекрытием водосборников монтируются насосные станции, связанные коммуникациями с городскими водосточными линиями.
Электромеханическая служба постоянно ведет работу по замене старотипных насосов новыми, более надежными и удобными. Серьезную помощь в этом оказывают машиностроительный завод имени М. И. Калинина, ВНИИгид-ромаш и другие научные организации и промышленные предприятия.
С первых дней работы московского метро ставился вопрос об автоматизации водоотливных установок. Большинство из них — в тоннеле, и, естественно, проход к ним во время движения поездов крайне затруднен.
Предлагались различные технические решения. В 1973 году электромеханическая служба начала работы по монтажу телемеханизации инженерно-технических устройств на основе электронной системы телемеханики ЭСТ-62, созданной ЦНИИ МПС.
В разработке документации для метрополитена активно участвовали В. И. Буторин, Г. Ф. Лаврентьев, Л. Д. Ов-дина и Н. Д. Полянина.
В 1978 году закончились работы но телемеханизации Калужско-Рижской и Ждановско-Краснопресненской линий, затем они начались на Арбатско-Покровской и Филевской линиях.
С 1983 года проектирование телемеханизации производится по системе «Лиена», имеющей ряд преимуществ по сравнению с системой ЭСТ-62.
Серьезной помехой в работе насосных агрегатов были твердые взвеси, приносимые водой в колодцы. Они забивали всасывающие клапаны, что приводило к перерыву в работе агрегатов.
Необходимо было найти способ удаления осадков из водоприемных колодцев: промышленность не выпускала оборудования, которое могло бы производить очистку. Коллективу эксплуатационников пришлось самому решать этот вопрос. Был спроектирован и смонтирован на железнодорожной платформе механизм, который откачивал осадки из колодцев и вывозил их из тоннелей.
Первый агрегат был разработан под руководством Б. А. Колпашникова, а в усовершенствовании его принимали участие К. А, Быкова, И. В. Лещинская и другие работники службы.
Оборудование, обслуживаемое электромеханической службой, функционирует круглосуточно. Для некоторых его видов составляются графики работы, например, для установок тоннельной вентиляции, воздушно-тепловых завес и др.
Вначале слесари-электрики работали в четыре смены, ведя круглосуточный контроль за оборудованием.
Дежурный оператор следил за работой дежурного персонала и осуществлял с ним постоянную связь. В круг его обязанностей входило также обеспечивать контроль за работой тоннельной вентиляции и ее исполнительного графика.
Связь с дежурным персоналом была необходима еще по одной причине: если вдруг возникнут неполадки в работе оборудования, удастся своевременно принять меры по их ликвидации.
С увеличением протяженности линий метрополитена появилась необходимость в круглосуточном дежурстве механиков, не считая операторов. Для этого создали командный пункт.
На КП была выведена сигнализация аварийного уровня воды от водоотливных установок с большим ее притоком. Сигнал поступал в том случае, если первый рабочий агрегат не включался в работу. Это помогало быстро выяснять причины неполадок и устранять их.
В дальнейшем КП преобразовали в диспетчерский пункт, на котором постоянно дежурят диспетчеры и операторы.
Диспетчерский пункт оснащен современными видами связи, в него введены устройства телемеханики. Они позволяют включать, отключать и изменять режим работы агрегатов тоннельной вентиляции, «руководить» воздушно-тепловыми завесами вестибюлей, управлять основными водопроводными задвижками и Т. д.
В скором времени диспетчеры электромеханической службы будут получать телеинформацию и телесигнализацию от устройств всех действующих линий, а также управлять всеми установками тоннельной вентиляции, воздушно-тепловыми завесами и водопроводными задвижками.
В помощь диспетчеру, если возникли н
