地铁

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地铁(Subway,metro,underground)

目录

什么是地铁

  地铁,也简称为地下铁,狭义上专指在地下运行为主的城市轨道交通系统。但广义上,由于许多此类的系统为了配合修筑的环境,可能也会有地面化的路段存在,因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。

  从专业角度讲,轻轨和地铁的区别,并非是在天上和地下,而在于其轨重和最大断面客流:轨重每米60公斤以下、每小时客流量1.5万至3万人次的叫轻轨;轨重每米60公斤以上,每小时客流量3万至6万人次的叫地铁。

地铁的含义

  一般来说,现代的地铁须具有以下几个条件

  1.在城市内部运行的大客流量、主要以电力驱动的轨道交通,换言之,该系统须主要在城市内部运行,服务城市;

  2.拥有独立路权,与其他形式的交通没有平交;

  3.班次密集,在白天的频率一般在10分钟一趟。

  根据这个定义,地铁是故无须完全建于地下,可以位于地面或高架桥上;亦无须采用重轨,如使用轻轨能做到以上几点的,应当也能算成地铁;至于是采用钢轮或是胶轮,是传统的两根轨道或是跨座式、悬挂式单轨、是用第三轨或是接触网、是自动驾驶或是有人驾驶、轨距几何,都不影响这个定义的适用。

地铁的历史

  世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路(Metropolitan Railway),是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及,所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害,所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。

  到了1870年,伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁,位在伦敦塔附近、穿越泰晤士河的伦敦塔地铁(Tower Subway)。但这条铁路并不算成功,在营运数个月后便因新通车的伦敦塔桥取代了大部分的旅运量而废线。现存最早的钻挖式地下铁路则在1890年开通,亦位于伦敦,连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者计划使用类似缆车的推动方法,但最后用了电力机车,使其成为第一条电动地下铁。早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1905年全数电气化。

  1896年,当时奥匈帝国的城市布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁,共有5公里,11站,至今仍在使用。

  法国巴黎的巴黎地铁在1900年开通,最初的法文名字“Chemin de Fer Métropolitain”(法文直译意指“大都会铁路”)是从Metropolitan Railway直接译过去的,后来缩短成“métro”,所以现在很多城市轨道系统都称metro。苏联的地铁也顺理成章,称作метрополитен,简称Метро。

地铁的施工方法

  在地底下挖隧道并不是一件容易的事,而且需要极大量的金钱和时间,至少也要好几年才能完成。

  1.明挖回填

  最简单直接的方法是明挖随填(明挖回填)。这种方法一般是在街道上挖掘一条大沟渠,然后在其内铺设轨道、建造隧道结构,隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。

  除了道路被掘开,其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。

  建这种隧道的物料一般是混凝土或钢,但较旧的系统也有使用砖块和铁的。

  2.钻挖法

  另一种方法是先在地面某处挖一个竖井,再在井底挖掘隧道。最常见的方法为使用钻挖机(潜盾机,盾构机),一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。对于建筑物高度密集的地方或无法进行明挖法的区域(如水域),钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。

  这种方法的优点是对街道交通或其他地下设施的影响非常小,甚至可在水底建造(伦敦、纽约、东京、香港和首尔等都市的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道);隧道的设计也有较多的创作空间,例如车站会比站与站之间的隧道高一些,有助列车离站时加速以及进站时减速。此外,当要挖掘较深的隧道时也常采用此法。

  但这种挖法也不是没有缺点的,除了成本较高之外,也经常需要留意地下水的影响;另外在一些较硬的岩层开挖,可能需要炸药。地下空气供应问题甚至隧道坍塌亦有可能造成工人伤亡。此外,对于建筑高度密集的地方,挖掘时除了要留意避免对工地四周的建筑结构造成影响以外,有时亦要统筹所在的公用事业,把地底的输水、输电管线迁移,以便腾出地方来兴建列车通道。

地铁的供电方式

  一般而言,为减低隧道建造成本,地铁隧道必须尽可能小,对于明挖法时代修建的地铁,由于隧道断面多呈方形,因此为了减少开挖面积,此时期地下铁会选择使用第三轨供电方式以缩小隧道断面。对于现代常用的盾构法建造而言,则多用刚性接触网系统,因为隧道呈现圆形断面,使用刚性接触网并不增加隧道直径,反而是使用三轨系统可能增加隧道直径。当今世界地铁系统总的来说,接触网系统属于后发致胜,逐渐成为主流系统。

  地铁的供电方式主要如下

  1.轨道供电

  第三轨在原有两轨路线侧边新增轨道带电,车辆则利用集电靴获得电力;电流经车轮和运行轨道回到发电厂。第四轨除了原有车轮支撑导引用轨道外,另外增设两条轨道各供应直流电正负两极,或者供应三相交流电,但不如第三轨式经济,故不常见。

  2.架空电车线

  电力由架空电缆提供,车辆则利用集电弓获得电力,有时亦会以车轮经过轨道将电流带回发电厂。使用架空电缆供电的地下铁,电缆设置会非常低,几乎触及车顶,以减少隧道高度,从而减低建造成本。

  由于上述原因,地下铁均会使用设备较简单的直流供电,令车身可以较低矮,隧道同样可以造得较低。

地铁的优缺点

  (一)优点

  1.节省土地:由于一般大都市的市区地皮价值高昂,将铁路建于地底,可以节省地面空间,令地面地皮可以作其他用途;

  2.减少噪音:如果是经过精确设计的地铁系统,无论在地下还是地面,其车外噪音均低于一般公路

  3.减少干扰:由于地铁的行驶路线不与其他运输系统(如地面道路)重叠、交叉,路权专有(不专有的城市轨道交通系统称为轻轨或者有轨电车),因此行车受到的交通干扰较少,可节省大量通勤时间。

  4.节约能源:在全球暖化问题下,地铁是最佳大众交通运输工具。由于地铁行车速度稳定,大量节省通勤时间,使民众乐于搭乘,也取代了许多开车所消耗的能源。此条目原则上不包含全部或者大部分区间建于地下的地铁系统,地下线路车站的通风环控照明等消耗巨大,一般来说是列车运行能耗的4-6倍。

  (二)缺点

  1.建造成本较高:由于要钻挖地底,铁路的建造成本比建于地面高昂。

  2.速度受限:地下隧道如高速行驶会因风阻产生活塞效应,必须控制速度或隧道内抽成真空才行,后者因成本过高故尚无实例。

全球最美的十大地铁站

  1.上海外滩观光隧道(中国):这是一个超现实主义的梦幻般的有趣的公共交通系统。外滩观光隧道地处上海钻石地段,浦西出入口位于外滩陈毅广场北侧,浦东出入口位于国际会议中心南侧,紧挨东方明珠。隧道洞体全长647米,隧道内壁由高科技手段营造的各种奇异的色彩变换不停,黄色的海星,粉色的花朵,形状各异的几何图案,各种充满生机的地球生物,跃动著生命的力量,引人遐思。

  2.莫斯科共青团地铁站(俄罗斯):俄罗斯莫斯科共青团地铁站也成为了莫斯科的标志,部分由于其处于莫斯科最繁忙的交通枢纽:共青团广场,俄罗斯莫斯科共青团地铁站在莫斯科地铁5号线以及整个地铁系统中都是最出名的。这个地铁站是到莫斯科和俄罗斯其它地区的入口,它的设计主题是爱国主义和激发民族的荣誉感。这个地铁站在1952年1月30开放。

  3.法兰克福的Bockenheimer Warte地铁站:Bockenheimer Warte地铁站位于法兰克福,具有奇怪的入口,好像一辆火车在人行道中间爆炸,并沉入地下。设计师称,他在设计时受到超现实主义艺术家的启发。

  4.毕尔巴鄂地铁站(西班牙):西班牙巴斯克地区的毕尔巴鄂地铁站因交通系统的速度和效率,以及设计风格而为当地人所称道。毕尔巴鄂地铁站是由诺曼福斯特(Norman Foster)设计的。毕尔巴鄂地铁站宽敞明亮。福斯特在设计时使用了梁、楼梯和灯光点缀,体现了一种简洁而明快的设计风格。如此设计更是独一无二,入口呈圆管状突出到街道地面上。

  5.纽约市政厅地铁站(美国):美国纽约市政厅地铁站设计理念是建成一座美丽而实用的地铁站。纽约市政厅地铁站从1945年投入使用来,一直是纽约市最吸引人的地铁站。

  6.芝加哥的奥黑尔地铁站(美国):美国芝加哥的奥黑尔站建于1984年,从站台上可以看到机场候机楼。玻璃块组成的弧形侧壁以及不同的背景颜色,照亮了站台并且吸收了站台的声音。在站台尽头是楼梯和自动扶梯,上升并通过一个模仿飞机外形的灰色金属外墙,可以让旅客达到检票口以及到达机场出口。

  7.迪拜地铁站(阿联酋):迪拜地铁站结合了传统和现代的设计风格。以贝壳的外形为模型,室内设计描绘了水、空气、土和火等自然元素。

  8.斯德哥尔摩地铁(瑞典):为了让旅客忘记他们是在地下旅行,地铁站通常都非常干净,在设计上大都采用现代主义色彩。而在瑞典的斯德哥尔摩地铁站,情况就不是这样的:几个地铁站由磐石构成,并留下如洞穴状的天花板。这里是古代和现代的结合,洞穴壁画成了点睛之作。

  9.平壤地铁(朝鲜):平壤地铁无疑是朝鲜平壤交通基础设施的重要部分。平壤地铁在建筑风格上在世界上都是非常吸引人的。

  10.慕尼黑城市地铁(U-Bahn)(德国):慕尼黑公共交通系统非常出色,包括郊区火车、城市地铁、市内有轨电车和公交线路,把城市的每个部分完美的结合起来。这个地铁系统已经在1972年开放,站台干净漂亮。早期的地铁(上)设计上具有简约的风格,而后来的地铁(下)设计上增添了许多有趣的元素和一些艺术作品。

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