Лондонский метрополитен — первая в мире подземная железная дорога, движение на которой было открыто 10 января 1863 г. Первую ее линию возводила компания Метрополитен (в переводе — Столичный). Название компании, как нельзя лучше подошло к наименованию нового вида коммунального транспорта.
В те времена железная дорога уже получила признание и осуществляла перевозки пассажиров и грузов во многих странах мира, поэтому предложение Лондонского адвоката Чарля Пирсона о сооружении подземной городской железной дороги нашло горячих сторонников. Идея была реализована в невиданно короткие по тем временам сроки — за неполные четыре года. Первая линия Педингтон — Федингтон-стрит протяженностью 6,5 км была задействована с применением паровозной тяги, как самого совершенного вида тяги того времени.
Эксплуатация первых метрополитенов значительно осложнялась большой задымленностью, удаление дыма из тоннелей было одной из самых сложных проблем. Отдельные участки старались строить открытыми, а там, где это было невозможно, оборудовали в больших количествах вентиляционные люки.
Но, несмотря на эти неудобства, первый метрополитен показал огромные преимущества перед наземным транспортом и стал быстро развиваться. В дальнейшем к строительству метрополитена были привлечены новые компании, что привело к некоторой разнотипности сооружений и разобщенности линий. И только в 1933 г. вся сеть Лондонского метрополитена была передана специально созданной Дирекции городского транспорта. Это позволило стандартизировать типы устройств и сооружений, применять при строительстве единые нормативы.
Уже через 20 лет, к концу 1953 г. были проложены новые линии, которые соединили разобщенно работающие участки. В результате образовалось внутреннее кольцо вокруг деловых кварталов Лондонского Сити, получившее название Сёкл Лайн (кольцевая линия).
В течение 27 лет метрополитен эксплуатировался на паровозной тяге и только 18 декабря 1890 г. подземная магистраль была переведена на электрическую тягу. Первая электрифицированная подземная магистраль соединила район Сити с Южно-Лондонской железной дорогой, чем было обеспечено надежное транспортное сообщение деловых кварталов центра с южной частью Лондона.
Строительство метрополитена осуществлялось в основном открытым способом. Первый участок, сооруженный закрытым способом ведения работ, был построен по проекту инженера Берлоу в 1870 г. Для проходки тоннеля здесь был применен буровой щит цилиндрической формы, с обделкой из чугунных тюбингов, собранных на резьбовых соединениях. Тюбинги получили свое название от слова «тюб» (труба). Цилиндрическая форма туннелепроходческих щитов, созданных в те времена инженером Грейтхедом, и сегодня широко применяется в различных щитовых модификациях при проходке тоннелей глубокого заложения. В конце 40-х годов нашего столетия в строительстве метрополитена нашли также широкое применение железобетонные тюбинги на болтовых соединениях. Надо отметить, что условия сооружения лондонского метрополитена способом глубокого заложения весьма благоприятны, так как грунт в основном глинистый, водонепроницаемый, не требующий производства больших гидроизоляционных работ.
Позже при строительстве радиуса «Виктория» протяженностью 25 км (одной из первых трасс глубокого заложения) применили шарнирно-кольцевую обделку тоннелей. Однако этот способ не нашел широкого применения из-за недостаточной устойчивости конструкции, поскольку ее надежность обеспечивалась только опорным воздействием грунта, охватывающего тоннель. Большая часть станций лондонского метрополитена построена с обделкой из чугунных тюбингов. Они и сейчас широко применяются при сооружении тоннелей глубокого заложения на наиболее сложных участках, так как обладают высокой надежностью и создают прочную конструкцию.
При строительстве Лондонского метрополитена инженером Томсоном был сконструирован механический щит, который впервые был применен на линии Сенгорал. Позднее инженер Прайс разработал модернизированную конструкцию механического щита, который с некоторыми изменениями служит до настоящего времени. Скорость щитовой проходки с помощью механических щитов достигает 20-25 м в сутки.
Основные характеристики Лондонского метрополитена
Протяженность — 387,9 км
Количество станций — 247
Протяженность двухпутных линий — 326,4 км
Протяженность четырехпутных линий — 30,4 км
Протяженность однопутных линий — 19,2 км
Протяженность трехпутных линий — 4,8 км
Среднесуточный пассажиропоток:
В рабочие дни около 2 млн. чел.
В выходные дни около — 1,5 млн. чел.
Годовые пассажироперевозки 570-600 млн. чел.
Средняя дальность поездки около 8 км
Стоимость проезда, зависящая от дальности поездки, в 1985 г. составляла:
1 миля — 10 пенсов
1,5 мили — 15 пенсов
2 мили — 20 пенсов
2,5 мили — 25 пенсов и т. д.*
Эксплуатационная скороcть — 32,8 км/ч
Ширина колеи — 1435 мм
Инвентарный парк подвижного состава около 4300 единиц
В том числе прицепных вагонов 1300-1380 единиц
Число депо — 12
Число вагонов в поезде:
В часы пик — 3-8
Во внепиковое время — 3-4
Численность обслуживающего персонала более 21 000 чел.
В том числе: машинистов около 4 000 чел.
работников службы движения около 7 900 чел.
Расстояние между станциями:
максимальное — 6,2 км
минимальное — 0,26 км
среднее — 1,1 км
Средняя глубина заложений линий:
глубоких — 24 м
мелких — 7,2 м
Самая глубокая станция «Хемпстед» — 57,6 м
Длина платформ станций — 107 м и 131 м
Число станций, оборудованных эскалаторами — 71
Число эскалаторов — 272
Число станций, имеющих лифты — 25
Число лифтов — 69
Число вентиляторов на станциях — 100
Число генераторных станций — 2
Число тяговых подстанций — 113
Номинальное напряжение 600 В постоянного тока
Метрополитен работает с 5 часов утра до одного часа ночи. Техническое обслуживание производится за четыре ночных часа. В часы пик интервал между поездами достигает 100-120 с. Для посадки пассажиров поезд стоит на станциях 20-25 с.
Токосъем осуществляется, как правило, с третьего контактного рельса, установленного сбоку вдоль путей. В середине рельсового пути уложен еще один контактный рельс для обратного тока. Контактные рельсы токосъема и обратного тока устанавливаются на фарфоровых изоляторах, что в значительной степени препятствует возникновению блуждающих токов, вызывающих коррозию металла и снижающих надежность работы устройств СЦБ и связи.
Путевые рельсы уложены на деревянных шпалах, одетых в бетонные рубашки.
Для доставки пассажиров к поездам и обратно используются лифты и эскалаторы.
Сейчас лифты сохранились на 25 станциях. Скорость их подъема 55 м/мин для обычных и 91,5 м/мин для скоростных лифтов. Высота подъема на этих станциях колеблется от 20 до 54 м. В кабинах может размещаться до 50 человек.
На станциях со значительным количеством пассажиров применяются эскалаторы. Первый из них вступил в строй в 1911 г. Скорость движения эскалаторов 0,5-0,75 м/с, ими оборудована 71 станция. Наибольшая вертикальная высота 24 м на станции Лейчестер.
Система кондиционирования воздуха и вентиляции устроена так, чтобы температура поддерживалась (в местах наибольшего скопления пассажиров) на уровне 23-25 градусов по Цельсию. Производительность вентиляторов 2400 м³ воздуха в секунду. Однако при всех этих условиях комфорт не обеспечивается. Повышенная запыленность, недостаточная освещенность, засоренность вестибюлей и перронов не создают у пассажиров хорошего настроения при пользовании этим современным инженерным сооружением.
Лондонскому метрополитену присуще большое многообразие оборудования. Наряду с участками, где эксплуатируется устаревший подвижной состав и устаревшее оборудование, построены высокоавтоматизированные современные линии, на которых с высокими скоростями обращаются новые вагоны с тиристорным управлением, с асинхронными тяговыми двигателями, с новейшим электрооборудованием и тормозной системой. Таким современным оборудованием обеспечены, в частности, линии «Северная» и «Виктория».
Внедрение современных систем автоматического управления на этих линиях позволило значительно снизить число работающих и, следовательно, повысить производительность, которая здесь значительно выше, чем на других ранее построенных линиях.
Внедрение автоматических устройств осуществлялось на протяжении всей эксплуатации метрополитена поэтапно.
На первом этапе электронные устройства служили для информации дежурного персонала о движении поездов.
На втором этапе автоматизированные системы управления не только информировали о поездном положении, но и частично управляли движением поездов, освобождая диспетчера для решения более сложных задач.
На третьем этапе автоматизированные системы полностью взяли на себя управление перевозочным процессом. Дежурный персонал только контролирует ход работы и анализирует отклонения от графика движения. Автоматически осуществляется трогание поездов с места, разгон и замедление, остановка у станционных платформ, закрывание дверей. Машинист только следит за работой системы автоматического вождения поезда.
На платформах некоторых линий имеются кнопки экстренной остановки поезда, которыми подается предупредительный сигнал машинисту с требованием остановки. Однако случаи использования этих кнопок пассажирами для остановки состава крайне редки.
Управление движением поездов линий «Виктория» и «Северная» осуществляется из центрального диспетчерского пункта. Диспетчерский центр оборудован световым табло, где отражается поездная обстановка, дисплеем, к которому подключены станционные телевизионные камеры. Информационная система позволяет диспетчеру полностью контролировать обстановку на участке и поддерживать связь по радио с машинистами поездов и дежурным персоналом на станциях. Энергоснабжение участка осуществляется с помощью телеуправления, что значительно сокращает время на производство оперативных переключений.
Информация пассажиров ведется на трех языках, для чего применяется дисплейная система на микропроцессорах, которая заменила индикаторную систему.
Продажа и проверка билетов при входе производится также автоматически, для чего установлены автоматы второго поколения для продажи билетов и автоматические контрольные пункты. Внедрена также система автоматизации учета денежных сборов, которая тесно взаимодействует с аналогичными системами других видов городского транспорта и железными дорогами.
На Лондонском метрополитене эксплуатируется несколько типов вагонов, в том числе много вагонов постройки 1938 и 1959 гг. В последнее время на линии поступают новые вагоны, созданные в 1983 г., которые являются модернизированным типом вагонов 1973 г. В вагоны этого типа внесены значительные изменения в конструкцию кабины машиниста: установлены более удобное, регулируемое кресло, стеклянные витражи из бронированного стекла, рукоятка контроллера перенесена на правую сторону, что создает дополнительные удобства.
Значительной модернизации подверглась тормозная система, гидравлический ручной тормоз заменен пружинным. В рукоятку контроллера вмонтирована кнопка безопасности.
Значительно изменен и салон вагона. За счет небольшого перемещения торцовых дверей, уменьшения ширины центральных дверных проемов до 1067 мм удалось увеличить вместимость вагона на 4 места.
Для освещения вагонов использованы люминесцентные лампы, имеющие специальное покрытие, увеличивающее освещенность, использованы также линзы, не дающие отблеска, осветительная аппаратура малогабаритна. Вентиляция — принудительная с термостатическим регулированием температуры.
Электротехническое оборудование вагонов обладает высокой степенью надежности, схемы просты, электронные устройства значительно облегчили управление тяговым и тормозным оборудованием.
На вагоне впервые установлены системы диагностики неисправностей электронных устройств, работающие с применением микропроцессоров. Эти системы имеют запоминающие устройства. Установлены генераторы переменного тока с частотой 850 Гц на нужды освещения и напряжением 50 для зарядки батарей.
Телемеханизация устройств энергоснабжения Лондонского метрополитена началась 20 лет тому назад. Было создано восемь диспетчерских центров. В 1979 г. На главной линии была применена модернизированная система управления, в управляющем центре было установлено две ЭВМ и телемеханические устройства для тяговых подстанций, а также алфавитно-цифровые дисплеи.
Конструкция верхнего строения пути имеет также свои особенности, так как 475 км линий метрополитена расположены на открытых участках, 83 км в тоннелях мелкого заложения и 260 км в тоннелях круглого сечения. На многих участках пути лежат двухголовые рельсы, которые через литые подкладки опираются на деревянные шпалы из мягкопородной древесины или на шпалы из твердых пород дерева, уложенных в бетонные основания. Срок службы шпал из мягких пород 25 лет на открытых и 40 лет на тоннельных участках; для шпал из твердых пород — 50 лет.
Путевые работы при наличии двухголовых рельсов осуществляются со значительным применением ручного труда, однако в последнее время разрабатываются новые конструкции пути, позволяющие в большей степени применять механизацию путевых работ. В тоннелях глубокого и мелкого заложения путевые работы осуществляются в «окна» протяженностью 3-4 ч. В конце недели устраиваются значительно большие перерывы в движении. В настоящее время на открытых участках планируют укладывать путь на щебеночном балласте с рельсами 56 кг/м на железобетонных шпалах с предварительно напряженным бетоном. Переход на этот тип пути запланировано начать в 1987 г. И закончить в течение 25-30 лет. В круглых тоннелях в настоящее время преимущественно укладываются шпалы с резиновыми концевыми башмаками, что резко снижает шум и вибрацию. Такой участок сейчас эксплуатируется на линии Торнпайк Лэйн и показывает обнадеживающие результаты. Рельсовые скрепления в этом случае применяются такой конструкции, которая облегчает смену рельсов и выправку пути на 9-15 мм.
На старых участках путь уложен на деревянных шпалах с щебеночным балластом. Содержится он с большими отступлениями от норм, в результате возникает необходимость значительного снижения скорости. Реконструкция пути весьма затруднена, так как требует закрытия движения на длительное время. Стрелочные переводы с двухголовыми рельсами имеют большое количество литых деталей, что значительно снижает надежность конструкции и усложняет ремонт, поэтому предусмотрена установка пути на рельсах с плоской подошвой, уложенных на обычные шпалы или полушпалки. Такую реконструкцию рассчитывают осуществить в течение 50 лет.
Метрополитен Ньюкасла представляет собой одну линию с ответвлениями, общая длина которой 53,8 км (из них 41 км — старые реконструированные линии Британских железных дорог). Новые линии, построенные по нормам метрополитена, имеют протяженность 12,8 км и лишь некоторая их часть проходит под землей.
Управление всего метрополитена осуществляется из Центрального диспетчерского пункта, на котором оборудовано табло с указанием путевого развития и схемы сигналов. Номера поездов, следующих по участку, высвечиваются на табло. Движение поездов осуществляется с помощью автоведения, однако по команде диспетчера оно может быть переведено на другой способ управления. Диспетчер имеет возможность связаться по радиосвязи с машинистом и при необходимости передать информацию пассажирам. Его пункт оборудован специальными пультами с телевизорами, тем самым создается возможность постоянного контроля поездной работы и положения на станциях и перегонах. Диспетчер контролирует также работу различного оборудования, автоматов по продаже билетов, освещение тоннелей и станций, работу эскалаторов и автоматических пропускных пунктов и т. д.
Из 41 станции 24 являются новыми, а 17 — бывшими станциями пригородных линий. Внешний вид станций пригородных линий заметно отличается от метрополитеновских. Семь центральных подземных станций оборудованы эскалаторами и лифтами для инвалидов.
Почти все станции имеют боковые платформы длиной 65 м и только на подземных станциях длина платформ составляет 95 м с расчетом на перспективное увеличение пассажиропотока.
Станционные вестибюли отделаны с учетом современных требований к отделке метрополитена (яркая окраска, пластинчатые, остекленные панели, полы выложены из бетонных плит с мраморной крошкой и пр.). Контрольно-пропускные пункты оборудованы автоматами для продажи билетов и возвратом сдачи, турникетами, которые пропускают пассажира при наличии у него магнитного билета.
Дежурного персонала на станциях нет, поэтому там, где поезда следуют по разным направлениям, платформы оборудованы специальными табло с автоматическим указанием маршрутов следования поездов. Кроме того, перроны оборудованы аварийными кнопками и в случае опасности пассажир включает сигнал (мигающий белый огонь), предупреждающий машиниста об опасности. На станциях установлены дополнительные телеэкраны, дающие машинисту возможность контролировать ситуацию на платформах. При необходимости пассажир может получить нужную ему справку у диспетчера, нажав специальную переговорную пробку.
Интервал между поездами в часы пик — 10 мин, участковая скорость — 45 км/ч.
* — Следует отметить, что стоимость проезда постоянно растет и сейчас составляет 0,8 фунта стерлингов на расстояние 7 км.
