地鐵

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地鐵(Subway,metro,underground)

目錄

什麼是地鐵

  地鐵,也簡稱為地下鐵,狹義上專指在地下運行為主的城市軌道交通系統。但廣義上,由於許多此類的系統為了配合修築的環境,可能也會有地面化的路段存在,因此通常涵蓋了都會地區各種地下與地面上的高密度交通運輸系統。

  從專業角度講,輕軌和地鐵的區別,並非是在天上和地下,而在於其軌重和最大斷面客流:軌重每米60公斤以下、每小時客流量1.5萬至3萬人次的叫輕軌;軌重每米60公斤以上,每小時客流量3萬至6萬人次的叫地鐵。

地鐵的含義

  一般來說,現代的地鐵須具有以下幾個條件

  1.在城市內部運行的大客流量、主要以電力驅動的軌道交通,換言之,該系統須主要在城市內部運行,服務城市;

  2.擁有獨立路權,與其他形式的交通沒有平交;

  3.班次密集,在白天的頻率一般在10分鐘一趟。

  根據這個定義,地鐵是故無須完全建於地下,可以位於地面或高架橋上;亦無須採用重軌,如使用輕軌能做到以上幾點的,應當也能算成地鐵;至於是採用鋼輪或是膠輪,是傳統的兩根軌道或是跨座式、懸掛式單軌、是用第三軌或是接觸網、是自動駕駛或是有人駕駛、軌距幾何,都不影響這個定義的適用。

地鐵的歷史

  世界上首條地下鐵路系統是在1863年開通的倫敦大都會鐵路(Metropolitan Railway),是為瞭解決當時倫敦的交通堵塞問題而建。當時電力尚未普及,所以即使是地下鐵路也只能用蒸汽機車。由於機車釋放出的廢氣對人體有害,所以當時的隧道每隔一段距離便要有和地面打通的通風槽。

  到了1870年,倫敦開辦了第一條客運的鑽挖式地鐵,位在倫敦塔附近、穿越泰晤士河的倫敦塔地鐵(Tower Subway)。但這條鐵路並不算成功,在營運數個月後便因新通車的倫敦塔橋取代了大部分的旅運量而廢線。現存最早的鑽挖式地下鐵路則在1890年開通,亦位於倫敦,連接市中心與南部地區。最初鐵路的建造者計劃使用類似纜車的推動方法,但最後用了電力機車,使其成為第一條電動地下鐵。早期在倫敦市內開通的地下鐵亦於1905年全數電氣化。

  1896年,當時奧匈帝國的城市佈達佩斯開通了歐洲大陸的第一條地鐵,共有5公裡,11站,至今仍在使用。

  法國巴黎的巴黎地鐵在1900年開通,最初的法文名字“Chemin de Fer Métropolitain”(法文直譯意指“大都會鐵路”)是從Metropolitan Railway直接譯過去的,後來縮短成“métro”,所以現在很多城市軌道系統都稱metro。蘇聯的地鐵也順理成章,稱作метрополитен,簡稱Метро。

地鐵的施工方法

  在地底下挖隧道並不是一件容易的事,而且需要極大量的金錢和時間,至少也要好幾年才能完成。

  1.明挖回填

  最簡單直接的方法是明挖隨填(明挖回填)。這種方法一般是在街道上挖掘一條大溝渠,然後在其內鋪設軌道、建造隧道結構,隧道有足夠的承托力後才把路面重新鋪上。

  除了道路被掘開,其他地下結構如電線、電話線、水管等都需要重新配置。

  建這種隧道的物料一般是混凝土或鋼,但較舊的系統也有使用磚塊和鐵的。

  2.鑽挖法

  另一種方法是先在地面某處挖一個豎井,再在井底挖掘隧道。最常見的方法為使用鑽挖機(潛盾機,盾構機),一面挖掘一面把預先準備好的組件安裝在隧道壁上。對於建築物高度密集的地方或無法進行明挖法的區域(如水域),鑽挖法甚至是唯一可行的建造方法。

  這種方法的優點是對街道交通或其他地下設施的影響非常小,甚至可在水底建造(倫敦、紐約、東京、香港和首爾等都市的城市軌道系統都有很多越過河流或海港的隧道);隧道的設計也有較多的創作空間,例如車站會比站與站之間的隧道高一些,有助列車離站時加速以及進站時減速。此外,當要挖掘較深的隧道時也常採用此法。

  但這種挖法也不是沒有缺點的,除了成本較高之外,也經常需要留意地下水的影響;另外在一些較硬的岩層開挖,可能需要炸葯。地下空氣供應問題甚至隧道坍塌亦有可能造成工人傷亡。此外,對於建築高度密集的地方,挖掘時除了要留意避免對工地四周的建築結構造成影響以外,有時亦要統籌所在的公用事業,把地底的輸水、輸電管線遷移,以便騰出地方來興建列車通道。

地鐵的供電方式

  一般而言,為減低隧道建造成本,地鐵隧道必須儘可能小,對於明挖法時代修建的地鐵,由於隧道斷面多呈方形,因此為了減少開挖面積,此時期地下鐵會選擇使用第三軌供電方式以縮小隧道斷面。對於現代常用的盾構法建造而言,則多用剛性接觸網系統,因為隧道呈現圓形斷面,使用剛性接觸網並不增加隧道直徑,反而是使用三軌系統可能增加隧道直徑。當今世界地鐵系統總的來說,接觸網系統屬於後發致勝,逐漸成為主流系統。

  地鐵的供電方式主要如下

  1.軌道供電

  第三軌在原有兩軌路線側邊新增軌道帶電,車輛則利用集電靴獲得電力;電流經車輪和運行軌道回到發電廠。第四軌除了原有車輪支撐導引用軌道外,另外增設兩條軌道各供應直流電正負兩極,或者供應三相交流電,但不如第三軌式經濟,故不常見。

  2.架空電車線

  電力由架空電纜提供,車輛則利用集電弓獲得電力,有時亦會以車輪經過軌道將電流帶回發電廠。使用架空電纜供電的地下鐵,電纜設置會非常低,幾乎觸及車頂,以減少隧道高度,從而減低建造成本。

  由於上述原因,地下鐵均會使用設備較簡單的直流供電,令車身可以較低矮,隧道同樣可以造得較低。

地鐵的優缺點

  (一)優點

  1.節省土地:由於一般大都市的市區地皮價值高昂,將鐵路建於地底,可以節省地面空間,令地面地皮可以作其他用途;

  2.減少噪音:如果是經過精確設計的地鐵系統,無論在地下還是地面,其車外噪音均低於一般公路

  3.減少干擾:由於地鐵的行駛路線不與其他運輸系統(如地面道路)重疊、交叉,路權專有(不專有的城市軌道交通系統稱為輕軌或者有軌電車),因此行車受到的交通干擾較少,可節省大量通勤時間。

  4.節約能源:在全球暖化問題下,地鐵是最佳大眾交通運輸工具。由於地鐵行車速度穩定,大量節省通勤時間,使民眾樂於搭乘,也取代了許多開車所消耗的能源。此條目原則上不包含全部或者大部分區間建於地下的地鐵系統,地下線路車站的通風環控照明等消耗巨大,一般來說是列車運行能耗的4-6倍。

  (二)缺點

  1.建造成本較高:由於要鑽挖地底,鐵路的建造成本比建於地面高昂。

  2.速度受限:地下隧道如高速行駛會因風阻產生活塞效應,必須控制速度或隧道內抽成真空才行,後者因成本過高故尚無實例。

全球最美的十大地鐵站

  1.上海外灘觀光隧道(中國):這是一個超現實主義的夢幻般的有趣的公共交通系統。外灘觀光隧道地處上海鑽石地段,浦西出入口位於外灘陳毅廣場北側,浦東出入口位於國際會議中心南側,緊挨東方明珠。隧道洞體全長647米,隧道內壁由高科技手段營造的各種奇異的色彩變換不停,黃色的海星,粉色的花朵,形狀各異的幾何圖案,各種充滿生機的地球生物,躍動著生命的力量,引人遐思。

  2.莫斯科共青團地鐵站(俄羅斯):俄羅斯莫斯科共青團地鐵站也成為了莫斯科的標誌,部分由於其處於莫斯科最繁忙的交通樞紐:共青團廣場,俄羅斯莫斯科共青團地鐵站在莫斯科地鐵5號線以及整個地鐵系統中都是最出名的。這個地鐵站是到莫斯科和俄羅斯其它地區的入口,它的設計主題是愛國主義和激發民族的榮譽感。這個地鐵站在1952年1月30開放。

  3.法蘭克福的Bockenheimer Warte地鐵站:Bockenheimer Warte地鐵站位於法蘭克福,具有奇怪的入口,好像一輛火車在人行道中間爆炸,並沉入地下。設計師稱,他在設計時受到超現實主義藝術家的啟發。

  4.畢爾巴鄂地鐵站(西班牙):西班牙巴斯克地區的畢爾巴鄂地鐵站因交通系統的速度和效率,以及設計風格而為當地人所稱道。畢爾巴鄂地鐵站是由諾曼福斯特(Norman Foster)設計的。畢爾巴鄂地鐵站寬敞明亮。福斯特在設計時使用了梁、樓梯和燈光點綴,體現了一種簡潔而明快的設計風格。如此設計更是獨一無二,入口呈圓管狀突出到街道地面上。

  5.紐約市政廳地鐵站(美國):美國紐約市政廳地鐵站設計理念是建成一座美麗而實用的地鐵站。紐約市政廳地鐵站從1945年投入使用來,一直是紐約市最吸引人的地鐵站。

  6.芝加哥的奧黑爾地鐵站(美國):美國芝加哥的奧黑爾站建於1984年,從站臺上可以看到機場候機樓。玻璃塊組成的弧形側壁以及不同的背景顏色,照亮了站臺並且吸收了站臺的聲音。在站臺盡頭是樓梯和自動扶梯,上升並通過一個模仿飛機外形的灰色金屬外牆,可以讓旅客達到檢票口以及到達機場出口。

  7.迪拜地鐵站(阿聯酋):迪拜地鐵站結合了傳統和現代的設計風格。以貝殼的外形為模型,室內設計描繪了水、空氣、土和火等自然元素。

  8.斯德哥爾摩地鐵(瑞典):為了讓旅客忘記他們是在地下旅行,地鐵站通常都非常乾凈,在設計上大都採用現代主義色彩。而在瑞典的斯德哥爾摩地鐵站,情況就不是這樣的:幾個地鐵站由磐石構成,並留下如洞穴狀的天花板。這裡是古代和現代的結合,洞穴壁畫成了點睛之作。

  9.平壤地鐵(北韓):平壤地鐵無疑是北韓平壤交通基礎設施的重要部分。平壤地鐵在建築風格上在世界上都是非常吸引人的。

  10.慕尼黑城市地鐵(U-Bahn)(德國):慕尼黑公共交通系統非常出色,包括郊區火車、城市地鐵、市內有軌電車和公交線路,把城市的每個部分完美的結合起來。這個地鐵系統已經在1972年開放,站臺乾凈漂亮。早期的地鐵(上)設計上具有簡約的風格,而後來的地鐵(下)設計上增添了許多有趣的元素和一些藝術作品。

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