Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет
Институт металлургии, машиностроения
и транспорта
Кафедра теории механизмов и машин
Пояснительная записка
к курсовой работе
Дисциплина: «Развитие
техники»
Тема работы: «Создание метрополитена»
Студентка
гр.13321/2
Соколова Е.А.
Преподаватель
Хлебосолов И.О.
“ ” 2014г.
Санкт-Петербург
2014г.
Введение
Метро! Как
много в этом звуке… А сколько тайн
скрывают переплетения тоннелей, соединительных
ветвей и вентиляционных шахт… Люди, которые
живут в больших городах, знакомы с таким
видом транспорта как метро. Как для меня,
так это самый быстрый и удобный транспорт.
Думаю, многие согласятся с таким утверждением.
Наверное,
каждый человек ежедневно пользуется
каким-либо видом общественного транспорта:
маршрутки, троллейбусы, трамваи, автобусы.
Мне же повезло теперь ездить
изредка на метро. В связи с этим в моей
голове возникло несколько вопросов: где
появилось метро и какое оно в разных городах
мира?
Поэтому
цель моей курсовой работы: «Сравнить
по нижеперечисленным заданным параметрам
метро Лондона, Парижа и Москвы».
Параметры:
а) линий (и протяженность)
б) станций
А также исследовать
основные составляющие, свойства и признаки
метрополитена. Но прежде чем ответить
на эти вопросы считаю нужным разобраться,
что же такое метрополитен, а также где
и когда он появился.
1. Первая линия метро
Метрополитен –
городская железная дорога с курсирующими
по ней маршрутными поездами для перевозки
пассажиров, инженерно отделённая от любого
другого транспорта и пешеходного движения.
Первая линия лондонского
метро еще на конной тяге была пущена в
1863 году. 10 января 1863 года произошло главное
событие в истории появления метро. В Лондоне
открылась первая в мире ветка метрополитена.
Тогда это была внеуличная железная дорога,
используемая для поездов с паровой тягой.
Метро придумал лондонец Чарльз Пирсон,
который представил свой проект Королевской
комиссии железных дорог. Построена первая
ветка метро была компанией «the metropolitan
railway». Длина первой ветки метро составляла
3,5 километров. В первый день этим транспортом
воспользовались около 30 000 пассажиров,
поездка длилась 33 минуты. Освещение в
вагонах было газовое, что вполне нормально
для XIX века. Вагонов в составе поезда было
4, их тянул локомотив, наполняя туннель
дымом и паром. За первый год существования,
метро перевезло более 10 миллионов человек.
Благодаря своему удобству передвижения,
метро быстро завоевало любовь пассажиров,
и уже после первого года эксплуатации,
было одобрено построение железной дороги,
длинной 30 километров. Что касается электрификации
метро, то первая линия электрифицированного
метро имела всего 5 километров в длину.
Но такой вид транспорта оказался настолько
удобным, что уже в 1905 году, все Лондонское
метро было переведено на работу от электричества.
Рис.1.1
Второй метрополитен
был открыт в Нью-Йорке в 1868 как надземный.
6 июня 1892 — открыта первая надземная линия
метрополитена Чикаго на паровой тяге.
На европейском континенте старейшими
являются метрополитены Будапешта (1896),
Вены (1898), Парижа (1900), Берлина (1902), а также
Гамбурга (1912).
В России
первая линия метрополитена была торжественно
открыта в Москве 15 мая 1935 года. На территории
СССР метрополитены были открыты также
в Ленинграде (1955), Киеве (1960).
2.Признаки и составляющие
2.1. Основные признаки
метрополитена
Автор нескольких
книг о метрополитене Роберт Швандль предлагает
следующие определяющие признаки метрополитена:
- используется в урбанизированной
местности (в городах, агломерациях, конурбациях);
- работает на электрической тяге;
- полностью отделён от любого
другого движения, будь то железнодорожное,
улично-дорожное или пешеходное;
- работает часто (с рабочим интервалом
в дневное время не более 10 минут).
Ряд определений
оперирует не только качественными признаками,
но и численными параметрами транспортных
систем, такими как:
- нагрузка на ось;
- минимальные радиусы кривых;
- максимальные уклоны;
- габариты подвижного состава
и т. п.
2.1.1 Основные свойства
В городах
со сложившейся застройкой линии метро,
как правило, проложены под землёй и лишь
иногда выходят на поверхность или на
эстакады. Габариты и масса подвижного
состава могут достигать железнодорожных
стандартов, хотя обычно уступают им, поезда
насчитывают, как правило, 4—8 вагонов.
Диаметр тоннелей достигает 5—6, предельные
уклоны больше, чем на железных дорогах
общего назначения, но меньше, чем на трамвае,
минимальные радиусы закругления значительно
больше трамвайных. Линии метрополитена
обычно проходят вдоль градообразующих
осей и являются каркасом городской транспортной
системы. Отличительными чертами метрополитена
являются использование электрической
тяги, высокая интенсивность и скорость
движения поездов, большой пассажиропоток.
2.2 Основные составляющие
метрополитена
2.2.1 Эскалатор
В 1911 г. первые эскалаторы были установлены
в метрополитене на Лондонской линии Пикадилли.
В России об эскалаторах впервые задумались
в 1932г., когда стало ясно, что первая линия
строящегося Московского метро пройдет
на глубине от 10 до 30 м. Известен был один
из видов механического подъемника. Самодвижущаяся
лестница – эскалатор. Движение его непрерывно.
Интервалов между подъемом и спуском отдельных
групп людей нет совершенно. Каждую секунду
освобождается новая ступенька, готовая
принять двух человек.
Рис. 2.1 Первый эскалатор фирмы
«Оtis»
Переговоры о поставках
эскалаторов с немецкой фирмой “Karl Flohr”
и Лондонским отделением “Otis” оказались
безрезультатными: «фирмачи» за поставку
эскалаторов для первой очереди Московского
метро запросили непомерную для того времени
цену - 4 млн. рублей золотом.
1859 г. - первый патент на изобретение
непрерывной лестницы, Н. Эймса, шт. Массачусетс
(США); 1911 г. - первые эскалаторы в метрополитене
на линии Пикадилли в Лондоне; 1935 г. - пуск
московского метрополитена с отечественными
эскалаторами Э-1 и Н-30 с высотой подъема
10 и 30 м; 1955 г. - пуск ленинградского метрополитена
с эскалаторами ЛТ-1 и ЛТ-2 с высотой подъема
до 65.8 м;
2.2.2 Платформы
Платформы на станциях
обычно имеют длину 100—160 м и ширину 5—20
метров. Наличие платформ помогает легче
организовать пассажиропотоки, экономия
времени для пассажиров (для поездки в
обратном направлении не нужно переходить
на другую платформу минуя лестницы, переходы
или мостики, на что в общем уходит не мало
времени, достаточно просто пересечь платформу
на которой находишься) и др. С началом
строительства метро в глубоком заложении
в Лондоне стали строиться станции с островным
типом платформы.
2.2.3 Вагоны
Существует множество
различных типов вагонов метро.
Рассмотрим некоторые из них.
Электровагоны
типа 81-717.5М/714.5М, 81-717.5Б/714.5Б И 81-714.5П
Метровагоны моделей
81-717.5М и 81-714.5М являются моторными, все
оси вагонов ведущие. Вагоны рассчитаны
на работу по системе многих единиц и могут
эксплуатироваться в составе поезда с
числом вагонов до восьми. Кузова вагонов
изготовлены из малоуглеродистой cтали
и имеют цельносварную несущую конструкцию.
Наружная обшивка кузовов для обеспечения
повышенной жёсткости выполнена из гофрированных
стальных листов, кузова имеют повышенную
тепло- и шумоизоляцию. Вагоны оборудованы
двумя системами вентиляции — естественной
приточно-вытяжной и принудительной механической.
Вагоны снабжены тяговым электроприводом
постоянного тока с системой плавного
регулирования поля (возбуждения двигателей),
рассчитанного на работу в тяговом режиме
и в режиме электродинамического резисторного
торможения со скорости 90 км/ч до 8 км/ч.
В каждом вагоне установлены четыре тяговых
электродвигателя ДК-117ДМ с самовентиляцией,
по два на тележку, мощностью по 114 кВт
каждый.
Характеристика
Начало выпуска |
1993 год |
Начало пассажирской эксплуатации |
1993 год |
Тара вагона, т. |
34/33,5 |
Длина, мм. |
19210 |
Ширина, мм. |
2712 |
Высота, мм. |
3650 |
Ширина дверного проема, мм. |
1380 |
Конструкционная скорость,
км/ч. |
90 |
Ускорение, м/с2. |
1,3 |
Замедление, м/с2. |
1,3 |
Тип тормоза |
электродинамический |
Мощность тяговых двигателей,
кВт. |
4х114 |
Диаметр колес, мм. |
780 |
Вместимость вагона при плотности
10 чел/м2, чел. |
308/330 |
Мест для сидения, шт. |
40/44 |
Установленный срок службы,
лет |
35 |
Опытные вагоны
типа 81-7021/7022
По заказу киевского
метрополитена в 2005 году были спроектированы
абсолютно новые кузова вагонов, созданные
с применением низколегированной стали
и стеклопластика (декоративные маски
на головных вагонах). Двери вагонов могут
быть открыты как машинистом, так и пассажирами;
для этого внутри и снаружи метровагонов
установлены специальные кнопки открывания
дверей. За порядком в вагонах и вокруг
них следит специальная система видеонаблюдения,
выводящая на монитор в кабине машиниста
изображения с 9 видеокамер. Для информирования
пассажиров в новых вагонах метро планируется
использовать современные аудио- и видеосистемы.
На данный момент продолжаются испытания
метровагона, а также идёт работа над вторым
метросоставом, который планируется оснастить
асинхронными двигателями.
2.2.4 Турникеты
В московском метрополитене история
турникетов началась еще в 1934 году — за
год до открытия 1-ой очереди московского
метрополитена. Однако, то ли по причине
технической непригодности, то из-за трудностей,
связанных с их массовым производством,
было принято решение отказаться от использования
турникетов в метро. В 1943 году с увеличением
«пассажиропотоков» было принято судьбоносное
решение о начале разработок нового типа
турникетов, которые бы смогли заменить
существовавшую в те годы билетно-пропускную
систему. И уже в 1944 году Службой Движения
был изготовлен опытный образец турникета
«электромеханического действия», а также
два образца жетонных автокасс и жетоносчетчиков.
Установку 7 таких турникетов для опытной
эксплуатации запланировали на 1945 год,
но из-за сильных недоработок в конструкции
турникетов от установки их на одной из
станций метрополитена пришлось отказаться.
Дальнейшие разработки привели
к тому, что в 1952 году на станции «Красные
ворота» были установлены новые экспериментальные
модели турникетов.
3. Устройство метрополитена
3.1 Вентиляция
Для непрерывного и эффективного воздухообмена
между метрополитеном и атмосферой используются
вентиляционные шахты. Любая вентиляционная
шахта может работать в одном из двух режимов:
на приток и на вытяжку. В первом случае
она нагнетает свежий воздух с поверхности
земли в тоннель метрополитена, во втором
— выдувает тёплый воздух из тоннеля наружу.
Вентиляционная шахта состоит из следующих
основных частей:
- Вентиляционный киоск (наземный воздухозаборный
киоск) — отдельно расположенное или встроенное
сооружение на поверхности земли, рассчитанное
на двухстороннее движение воздуха.
- Вентиляционный ствол — подземная выработка,
по которой осуществляется движение воздуха
с поверхности на глубину заложения тоннеля
метрополитена.
- Вентиляционная камера — помещение,
примыкающее к тоннелю метрополитена,
в котором установлены два вентилятора,
осуществляющие проветривание. Режим
работы вентиляционной шахты определяется
заданием режима работы этих вентиляторов.
Между противоположными тоннелями линии
на определённом расстоянии имеются участки
свободного пространства — вентиляционные
сбойки. Также в метрополитене используются
вентиляционные вытяжки, предназначенные
для проветривания аккумуляторных подстанций
метрополитена и других служебных помещений.
Устройства для создания вентиляции поддерживают
температуру, влажность и прозрачность
воздуха согласно требованиям нормативной
документации.
3.2 Электроснабжение
Полностью и с мельчайшими подробностями
описать электроснабжение метрополитенов
в двух словах невозможно. Электроснабжение
метрополитена осуществляется от энергосистемы
города трехфазным переменным током частотой
50 Гц, напряжением 6 или 10 кВ. Электроприемники
метрополитена в соответствии с ПУЭ относятся
к 1-й категории нагрузок, и их электроснабжение
должно быть осуществлено от двух независимых
источников питания. Подстанции метрополитена
подключают к районным подстанциям энергосистемы
города кабельными линиями 6-10 кВ. Подстанции,
от которых производится питание тяговых
нагрузок, могут получать его от одного
источника электроэнергии, при отключенном,
но постоянно готовом к включению резервном
источнике. На метрополитенах управление
всеми выключателями линий выполняют
энергодиспетчеры с помощью устройств
телемеханики. Кратковременный перерыв
электроснабжения тяговых устройств от
одной подстанции, хоть и не желателен,
но к перебою движении не приводит, т.к.
питание тяговой сети будет продолжаться
от других параллельно работающих подстанций.
С позиции надежности электроснабжения
рассматриваются как нормальные, так и
вынужденные режимы. Оценивается пропускная
способность, и мощность основных элементов
системы. Этим объясняется применение
параллельных питающих линий, установка
резервных устройств, а также запасы по
мощности. Стремятся к тому, чтобы при
возникновении вынужденного режима в
системе происходило наименьшее число
переключений.
Существует две системы питания тяговой
сети. Централизованная (сосредоточенная)
и децентрализованная (рассредоточенная).
Помощниками диспетчеров являются щиты
с мнемо-схемами всех объектов на линии,
телесигнализацией и отображением действий
защит и других процессов.
4. Лондонский метрополитен
4.1 Схемы Лондонского
метро
Гарри Бекк был изобретателем современного
дизайна карты метро. В должности инженера-графика
он в 1931 году в свободное от основных
должностных обязанностей время разработал
первый набросок карты. Сначала его предложение
было встречено прохладно. Не найдя поддержки
у руководства, он продолжил развивать
идею, инвестируя собственное время, и
практически без средств. В 1933 году карта
вышла в небольшой брошюре, и с тех пор
карта, построенная по принципам Бекка,
стала прообразом многих современных
карт сетей.