Парижский метрополитен: большой обзор (1976)
Статья инженеров А.Бакулина и Н.Ляскиной "Метрополитен Парижа" из журнала "Метрострой" №1 за 1976 год:
Движение на первой линии Парижского метрополитена было открыто в июне 1900 года.
В настоящее время протяжённость сети составляет 248 км с 321 станцией. Перевозки пассажиров составляют 1110272000 человек в год. Среднее расстояние между станциями в центре города - 0.54 км, а на экспрессной линии - 1.9-2.2 км. Количество составов, эксплуатируемых в часы пик на каждой линии от 4 до 66. Количество вагонов в составе - 4-6, а на экспрессной линии от 3 до 9. Вместимость - 150 человек на вагон. Ширина колеи - 1435 мм. Вес и тип рельсов - 52 кг/м, плоскоподошвенный, на экспрессной линии - от 46 до 60 кг/м. Минимальный радиус кривых - 75 м, на экспрессной линии от 146 до 400 м. Максимальный уклон - 4%, на экспрессной линии - 3% и 3.6%. Тип тоннеля - двухпутный, эллипсоидной формы, шириной 7.1 м, высотой 5.2 м, на экспрессной линии - прямоугольного сечения 8.7х6.3 м. Энергоснабжение - 750В постоянного тока, на экспрессной линии - 1500В. Парк подвижного состава - 1930 моторных и 1259 прицепных вагонов. Сигнализация - трёхцветная, без автостопов; на экспрессной линии четырёхцветная с мгновенным повторением пройденного сигнала в кабине машиниста. Платформы в основном боковые, длиной от 75 до 105 м и шириной 4.1 м. На экспрессной линии длина станционных платформ - 225 м.
Экспрессная линия
Ожидается, что к 2000 году население Большого Парижа достигнет 16 млн человек. Существующие в настоящее время транспортные средства будут не в состоянии справляться со значительно возросшими пассажироперевозками. Для разрешения этой проблемы принято правительственное решение о сооружении скоростной железной дороги - экспресс-метрополитена, которая будет состоять из трёх линий. Строительство линии восточно-западного направления уже завершено. Её общая протяжённость 46.5 км с 23 станциями, из которых 20 км проходит в тоннеле.
Энергоснабжение подвижного состава осуществляется через верхнюю контактную сеть при помощи пантографа постоянным током напряжением 1500В. На всей линии расположено 17 преобразовательных подстанций, рассчитанных на 3 МВт.
Крупные подземные станции имеют местные пульты управления с мнемосхемами, отражающими техническое состояние эскалаторов, телекамерами для наблюдения за платформами и радиосвязью. На контрольном пульте расположены щиты управления эскалаторами, освещением, радио.
В зависимости от пассажиронапряжённости на линии осуществляется рациональное использование подвижного состава - расцепка.
Особый интерес представляют конструктивные особенности сооружений - узловые и многоярусные станции метрополитена. Например, подземная объединённая станция "Дефанс" пятиярусная. Первый ярус - для движения поездов, второй - под вестибюли, третий и четвёртый - для автобусных станций, пятый - для служебных помещений. Конструкция объединённой станции прямоугольного сечения шириной 65 м и высотой 27 м, станция сооружена из предварительно-напряжённого бетона.
Станция "Обер" - трехъярусная, имеет длину 225 м, ширину - 40 м и расположена на 36 м ниже поверхности земли. Станция узловая, через неё проходят шесть линий метрополитена и железная дорога. В среднем ярусе станции, предназначенном для обслуживания пассажиров, размещаются выставочно-информационные павильоны, придающие сооружению вид современной выставки. Для сообщения между отдельными ярусами с поверхностью и платформами на станции установлено 73 эскалатора. Движущийся горизонтальный тротуар, проложенный в специальном тоннеле, соединяет "Обер" со станцией "Опера". Кроме того, транспортный узел станции оборудован 15 лифтами для пассажиров. На станции размещается центральный диспетчерский пункт, откуда с помощью телевизионных установок можно наблюдать за посадкой и высадкой пассажиров.
Конструкция и строительство станции "Auber" (1970)
Экспрессная линия пересекает ряд находящихся в эксплуатации подземных линий метрополитена.
Подвижной состав
На некоторых линиях метрополитена применяются сочленённые секции (каждая секция включает три вагона на четырёх тележках). В настоящее время такие секции эксплуатируются на линии №13, а с конца 1975 года будут эксплуатироваться на линии №10.
Широкому применению способствовали высокие эксплуатационные показатели вагонов на пневмошинах. Сейчас подвижной состав на пневмошинах эксплуатируется на линиях №№ 1,4,6 и 11. Тележка вагонов на пневмошинах состоит из рамы в виде буквы "Н", на которой размещены дифференциальные мосты, тяговые двигатели, ведущие колёса, тормозная система, устройства для токосъёма и система подвески кузова. Вагон оборудован четырьмя тяговыми двигателями последовательного возбуждения, по два двигателя на каждой тележке, мощность тягового двигателя 117 кВт. Пуск вагона реостатный. Схемой управления предусмотрены четыре безреостатных позиции: последовательное, последовательно-параллельное соединение при полном ослаблении поля. Управляется вагон групповым контроллером с электрическим сервоприводом. переход с одной реостатной системы на другую происходит под контролем специальной "время - токовой" системы, позволяющей регулировать величину ускорения и скорость его изменения независимо от нагрузки вагона. Пусковые сопротивления выполнены в виде спирали, намотанной на изоляционный каркас, что обеспечивает хорошее охлаждение.
На вагонах применены экспериментальные пневматические рессоры с маятниковым подвешиванием. Пневматическая система подвешивания представляет собой резиновый блок в сочетании с пневматической рессорой. Основная нагрузка от массы кузова воспринимается резиновым блоком системы подвешивания, в то время как нагрузка от пассажиров воспринимается пневматической частью системы. В случае недостаточного давления сжатого воздуха нагрузка от массы кузова и пассажиров передаётся на резиновый блок подвешивания. Рессоры связаны с рамой тележки маятниковыми подвесками. Во время прохождения кривых наклон кузова, вызываемый действием центробежных сил, корректируется маятниковой системой. Экспериментальные пневматические рессоры имеют низкую собственную частоту при значительной стреле прогиба. Подвижные концы поперечной балки тележки имеют дополнительную систему гашения колебаний.
У вагонов на пневмошинах низкий уровень вибраций. Средний уровень шума значительно ниже уровня шума подвижного состава на стальных колёсах, эксплуатируемого в аналогичных условиях. Наблюдается высокое сцепление пневмошин с путевым полотном в тоннеле.
За последние годы в Париже разработаны новые варианты подвижного состава "классического" типа.
Среди новых вагонов эксплуатируются вагоны с одномоторными и двухмоторными тележками и с различными видами кузовов. Применение одномоторных тележек весьма эффективно, поскольку сокращает ремонтные работы, обеспечивает более высокую степень шунтировки двигателей и равномерное распределение веса по вагону.
Поезд экспресс-метрополитена состоит из трёх трёхвагонных секций. Каждая моторвагонная секция включает два моторных и средний прицепной вагон. Моторный вагон оборудован четырьмя двигателями (по два на одной тележке) мощностью 200 кВт каждый. Торможение осуществляется при помощи электрических реостатных и пневматических тормозов. Обеспечена телефонная связь головного вагона поезда с центральным диспетчерским пунктом и всеми остальными вагонами.
Управление движением поездом осуществляется при помощи ЭВМ с центрального диспетчерского пункта, расположенного на станции "Винсен". Длина поезда 218.7 м при вместимости 2500 пассажиров, причём 23% составляют места для сидения. Количество последних увеличивается почти на 50% за счёт использования откидных мест. Естественно, что в часы пик эти сидения не используются. При интервале движения в 2.5 мин провозная способность линии составляет 50000 пассажиров в час каждом направлении. Максимальная скорость поезда 100 км/ч, эксплуатационная - 55 км/ч. Управление поездом осуществляется в одно лицо.
Представляет интерес конструкция пола. Его толщина 43 мм. Пол обладает высокими тепло-звукоизоляционными свойствами (нижний листовой настил, слой стекловолокна, щиты из многослойной фанеры, ковёр из самогасящейся рифлёной резины на пористой подкладке). Тепло- и звукоизоляцию кузова осуществляют с помощью щитов из стекловолокна, которым заполняются все пустоты. С внутренней стороны листы покрыты слоем звуконепроницаемой краски на битумной основе. Каждый оконный проём имеет штору из стекловолокна с особой огнестойкой пропиткой, которую можно зафиксировать в любом положении. Конструкция тележки создаёт минимум вибраций и шума, исключает соприкосновение металла с металлом, обеспечивает минимальный износ и невысокие затраты на техническое обслуживание. На тележке имеются четыре песочницы пневматического действия.
Система автоведения
В настоящее время на Парижском метрополитене системами автоматического управления движением поездов оборудованы три линии. При работе поезда машинист управляет открыванием и закрыванием дверей на каждой станции и включает специальную пусковую кнопку. Остальные операции по управлению движением поезда на перегоне, включая его остановку на станции, осуществляются автоматически. Движение поездов на линии происходит под контролем показаний светофоров автоблокировки.
Программное устройство, определяющее режим движения поезда по перегону, представляет собой электрический кабель, уложенный между рельсами и питаемый переменным напряжением частотой 150 Гц. В системе управления типа "A" (на линии №11) этот кабель уложен зигзагообразно в виде прямоугольников. Их стороны, то есть секторы программы, расположенные параллельно оси пути, имеют различную длину. Последняя пропорциональна скорости движения, установленной для данного участка пути. Считывание программы осуществляется приёмными поездными катушками, расположенными на передней тележке вагона. В поездном устройстве имеется специальное реле времени, отрегулированное на 0.5 с. Если время движения поезда вдоль сектора программы более 0.5 с, то есть фактическая скорость движения меньше программной, поезду сообщается дополнительное ускорение и наоборот.
В системе автоматического управления движением предусмотрено три режима движения поезда по перегону. Выбор режима производится машинистом с помощью переключателя поездной аппаратуры. Каждому режиму соответствует определённое время движения вдоль сектора путевой программы.
Кроме кабеля программы движения, на перегоне перед светофором расположен кабель программы торможения. Если сигналы автоблокировки не требуют ограничения скорости или остановки поезда, то кабель программы движения получает питание, а кабель программы торможения обесточивается. В цепь питания путевого кабеля включены контакты реле светофора. Поэтому при запрещающем его показании программа движения обесточена, программа же торможения находится под током. Это вызывает автоматическое торможение поезда. В соответствии с требованиями техники безопасности система автоматики выполнена таким образом, что перерыв в питании или разрыв программного кабеля вызовет остановку поезда.
По данным эксплуатации, вермя между двумя последовательными отказами устройств автоматики составляет 20 дней. При эксплуатации 17 составов на линии, в среднем, возникали по два серьёзных сбоя в месяц - проезд станции, отказы, требующие перехода на ручное управление и др. Происходили и другие сбои - остановка на линии, необходимость дважды включать пусковую кнопку для включения режима тяги и др.
На Парижском метрополитене действует модернизированная система типа "B". В этой системе изменены расположение и форма путевого программного кабеля. Для защиты от внешних воздействий кабель укладывается в так называемую "ковровую дорожку", изготовленную из поливинилхлорида. Дорожка шириной 20 см имеет готовые пазы для укладки кабеля и располагается между рельсами на специальных настилах.
На межстанционном участке кабель питается от специальных путевых генераторов, которые вырабатывают переменное напряжение шестнадцати фиксированных значений частот от 4 до 8 кГц. Выбор той или иной частоты осуществляется дистанционно. Это позволяет с центрального поста управления устанавливать то или иное значение скорости движения поезда. На каждом перегоне располагаются две программы: движения и торможения. На станционном участке пути имеется программа, обеспечивающая остановку поезда в заданном месте, независимо от показания выходного светофора. Для питания этой программы предусмотрен отдельный генератор с постоянной частотой 6 кГц. Таким образом, режим движения поездов на участке пути между станциями регулируется дистанционно. На станционном участке режим торможения поезда остаётся неизменным. Устройство измерения времени производит считывание количества наведённых импульсов от путевого кабеля за время прохождения поездом каждого сектора пути. Программное время движения над сектором составляет 0.3 с. Количество принятых импульсов от кабеля зависит, при прочих равных условиях, от частоты питающего напряжения путевых генераторов. Именно это обстоятельство обеспечивает получение нескольких режимов движения. Выбор каждого производится с помощью вычислительной машины, расположенной на центральном посту управления.
Контроль за посадкой и высадкой машинист осуществляет с помощью телевизионного экрана, расположенного на станции. Необходимость применения телевидения особенно оправдывается на станциях, расположенных на кривых участках пути.
После отправления поезда со станции он проходит специальную "контрольную точку", с помощью которой фиксируется и передаётся на центральный пост управления момент его фактического отправления. На основании этой информации выбирается режим движения поезда на перегоне. Аналогичная "контрольная точка" имеется в конце перегона, где фиксируется момент прибытия поезда на станцию, на основании чего устанавливается время его отправления. Кроме расширения диапазона регулирования времени движения поезда на перегоне в системе автоуправления типа "B" достигнута точность остановки поезда на станции в пределах ±5 м. Остановка состава на перегоне осуществляется за 15 м до запрещающего светофора. За движущимся на линии поездом всегда имеется, как минимум, один незанятый блок-участок, являющийся запретной зоной для последующего поезда. На этом участке пути кабель программы движения и кабель программы торможения обесточиваются, что вызывает автоматическую остановку поезда независимо от скорости.
Эксплуатационная надёжность системы типа "B" на линии №4 характеризуется следующими данными: число различных сбоев - 0.6-0.7 на пробег 1000 перегонов (6-7 случаев в день на линии), 30% сбоев представляет невыполнение команды "пуск", 25% несвоевременную остановку поезда при входе на станцию и 35% - прочие сбои. Сбои, возникающие в поездном оборудовании, составляют 20-50%; в оборудовании, расположенном на рельсовом полотне - 25%; сбои в результате неправильных действий обслуживающего персонала 5%. В 20-30% случаев причина сбоев не установлена.
Кроме системы непосредственного управления движением поездов, вводятся в действие различные информационные системы, предназначенные для организации централизованного управления поездами и подачи машинистам световой информации о моменте точного отправления состава с каждой станции. На линии №7 применяется система с независимыми устройствами на каждой станции без использования ЭВМ. Если поезд отправляется с конечной станции, например, в 13:43:20 при следовании по расписанию, они с каждой промежуточной станции должен отправляться при показании часов 43:20.
Управление поездами на экспрессной линии ведётся с помощью ЭВМ. Система осуществляет слежение за поездом, контроль за маршрутами, перевод на запасные пути и т.д.
Система автоведения поездов (1969)
Моделирование
Правление Парижского транспорта проводит исследование проблемы оптимальной эксплуатации линий метрополитена. Цель исследований - увеличение пропускной способности линий и улучшение условий движения. Широкое применение нашли методы моделирования. Проведено аналоговое и цифровое моделирование движения одного поезда на линии, а также нескольких составов; моделирование пассажиропотоков; составление полной модели процесса движения на линии, включая движение на конечных станциях.
Использование ЭВМ
Один из крупнейших концернов Франции поставляет для метрополитена две системы ЭВМ типа "6050" и одну типа "355". Они нашли применение в службе материально-технического снабжения и в системе объединённого дистанционного управления для установления интервалов движения и управления сообщением автобусов и поездов метрополитена. Данные, собираемые "малыми" ЭВМ, контролирующими вход на станции метрополитена, передаются в вычислительный центр, где установлена ЭВМ "6050", которая будет регулировать движение поездов в зависимости от пассажиропотоков.
Движущиеся тротуары
Преимуществом их является то, что они могут непрерывно перевозить большие потоки людей с минимальной затратой времени, требуемой на посадку и высадку с тротуара. Движущийся тротуар представляет собой конвейерную ленту, у которой сверху каркаса, состоящего из термообработанной закалённой и пружинной стали, нанесён слой резины.
Две станции Парижского метрополитена - "Монпарнас" и "Шатле" - оборудованы движущимися тротуарами (по три параллельных тротуара протяжённостью около 200 м). Каждая лента имеет ширину 112 см, перемещается со скоростью 0.7 м/с, провозная способность - 12000 пассажиров в час.
Автоматы для продажи билетов
Сложность внедрения автоматического контроля и продажи билетов на Парижском метрополитене заключается в разности тарифов, зависящих от дальности поездки. Система должна обеспечивать, кроме того автоматический контроль билетов при выходе со станции.
Система автоматической оплаты проезда включает в себя комплекс оборудования, позволяющего наносить на проездной билет его характеристику, контролировать информацию, записанную на билете, вести учёт проездных билетов и пассажиропотоков. Исследования показали, что в данном случае целесообразно применение магнитной записи. Одним из её преимуществ является её высокая устойчивость при повреждениях проездных билетов. При этом практически исключается их подделка. Информация, необходимая для пассажира, печатается на лицевой стороне билета. Продажа билетов осуществляется при помощи автоматов, которые принимают плату за проезд (монетами или банковскими билетами) и выдают сдачу. Автоматы соединены с информационной системой, ведущей учёт. При проходе через турникет справа (по ходу движения) от пассажира расположено считывающее устройство и сигнальное табло: белый свет - "возьмите билет", зелёный - "проходите", красный - "билет не действителен".
Следует отметить, что на каждой станции устанавливаются две ЭВМ: вторая - резервная, во избежание скапливания пассажиров при выходе из строя основной вычислительной машины. Контроль билетов на выходе или при пересадке осуществляется также, как и при входе, причём автомат билета не возвращает, если истёк срок годности. Интересной особенностью обладают недельные билеты. Если билет не используется один из шести дней, то срок его годности автоматически продлевается на седьмой день.
Для Московского метрополитена полностью автоматизированный контроль и продажа билетов представляют практический интерес. Это значительно сократило бы эксплуатационные расходы, так как капитальные вложения на создание системы (по утверждению Правления пассажирского транспорта Парижа) окупаются довольно быстро. Кроме экономической целесообразности, система обладает другими немаловажными преимуществами: возможностью точного и непрерывного контроля пассажиропотока как на отдельных участках, так и на всей системе метрополитена.
Путь
На перегоне экспрессной линии "Этуаль" - "Ла Дефанс" протяжённостью 4.5 км для укладки пути использовали длинные сварные плети (рельс типа 60 кг/м) с клеевыми изолирующими стыками. Плети прикрепляли к деревянным шпалам, уложенным на балласт полщиной 0.45 м.
На двух опытных участках были использованы следующие конструкции безбалластного пути:
а) Для фиксации рельса на бетонном лотке применены стальные прокладки, закреплённые подпружиненными болтами, заделанными в бетон. Концами рельс опирается на каучуковую прокладку толщиной 20.5 мм и крепится к ней клеммами, установленными с шагом 0.75 м.
б) Опирание рельса двухступенчатое: на верхней ступени подошва рельса упруго фиксируется на подкладке с промежуточной каучуковой прокладкой толщиной 4.5 мм подпружиненными болтами и клеммными скреплениями, снабжёнными изолирующей каучуковой прокладкой; на нижней - стальная прокладка опирается на бетонный лоток через каучуковую толщиной 2 мм. Скрепления рессорного типа прикреплены к бетону болтами и эпоксидным клеем. Для фиксации положения пути подкладки с обеих сторон зажаты уголковыми опорами.
в) Также двухступенчатое упругое опирание рельса, подошва которого крепится к бетонному блоку клеммами с изолирующей каучуковой прокладкой между ними и через каучуковую прокладку толщиной 4.5 мм опирается на бетон. Бетонный блок шпалы весом около 90 кг уложен на прокладку из ячеистого каучука толщиной 5 мм. Шпала помещается в нишу на бетонном лотке и замоноличивается раствором.
Большое внимание на метрополитене уделяется мероприятиям по снижению уровня шума и вибрации, возникающих при движении поездов.
На нескольких станциях метрополитена в качестве изоляционного материала применён изолиф, представляющий собой резиновый ковёр из двух элементов - изолиф 1 и 2. Это позволяет получить двух- и трёхслойную виброизоляцию. Состав изолифа: этилен, пропилен, терполимер. Резиновый ковёр укладывают на ширине 2.9 м (по 1.45 м в кажду сторону от оси пути). По краям и в местах, где балласт приподнят, предусмотрена резиновая прокладка толщиной 4 мм. Применение изолифа целесообразно, когда шум и вибрация от пути, уложенного на балласте, воздействуют на находящиеся поблизости сооружения (в основном, когда путь проходит через районы жилой застройки и вблизи от зданий или установок, чувствительных к шуму или сотрясениям), а также и для защиты фундаментов тоннелей, в которых уложен такой путь. Изолиф придаёт пути гибкость, эквивалентную дополнительному слою балласта толщиной 90 см. Механические свойства ковра из изолифа достаточно высокие и почти не изменяются в процессе эксплуатации. Применение изолифа позволяет: снизить уровень шума на 14 дб под путями на плитном основании, уменьшить в 10 раз вибрации плит, снизить уровень шума на 3-4 дб в воздушном пространстве вблизи пути.
На новых станциях экспрессной линии для снижения уровня шума и вибраций между путями применены также щиты специальной ячеистой конструкции.
Модернизация метрополитена
В настоящее время на Парижском метрополитене внедряется система тиристорно-импульсного регулирования скорости; на большинстве станций проведены значительные усовершенствования по использованию более современного оборудования для управления движения поездов, реконструкции служебных помещений, замене кабелей и т.п. Все станции объединены в единую систему, контролируемую центральной электронно-вычислительной машиной, которая обрабатывает информацию, связанную с продажей билетов, выручкой и транспортной статистикой.
На трёх линиях установлено новое оборудование системы автоведения с управлением поездом в одно лицо, что позволило сократить обслуживающий персонал и увеличить пропускную способность на 24%. Строятся дополнительные тяговые подстанции, реконструируются старые. Переоборудуется осветительная сеть метрополитена для питания переменным током, модернизируется сигнализация и вентиляция.
Начал эксплуатироваться новый моторвагонной подвижной состав, позволяющий формировать поезда из необходимого числа секций. Новые вагоны имеют пневматическое подвешивание, повышенную на 10-15% мощность электромоторов, скорость до 100 км/ч, которая в дальнейшем при некотором усовершенствовании электрооборудования будет доведена до 130 км/ч.
Движение на первой линии Парижского метрополитена было открыто в июне 1900 года.
В настоящее время протяжённость сети составляет 248 км с 321 станцией. Перевозки пассажиров составляют 1110272000 человек в год. Среднее расстояние между станциями в центре города - 0.54 км, а на экспрессной линии - 1.9-2.2 км. Количество составов, эксплуатируемых в часы пик на каждой линии от 4 до 66. Количество вагонов в составе - 4-6, а на экспрессной линии от 3 до 9. Вместимость - 150 человек на вагон. Ширина колеи - 1435 мм. Вес и тип рельсов - 52 кг/м, плоскоподошвенный, на экспрессной линии - от 46 до 60 кг/м. Минимальный радиус кривых - 75 м, на экспрессной линии от 146 до 400 м. Максимальный уклон - 4%, на экспрессной линии - 3% и 3.6%. Тип тоннеля - двухпутный, эллипсоидной формы, шириной 7.1 м, высотой 5.2 м, на экспрессной линии - прямоугольного сечения 8.7х6.3 м. Энергоснабжение - 750В постоянного тока, на экспрессной линии - 1500В. Парк подвижного состава - 1930 моторных и 1259 прицепных вагонов. Сигнализация - трёхцветная, без автостопов; на экспрессной линии четырёхцветная с мгновенным повторением пройденного сигнала в кабине машиниста. Платформы в основном боковые, длиной от 75 до 105 м и шириной 4.1 м. На экспрессной линии длина станционных платформ - 225 м.
Экспрессная линия
Ожидается, что к 2000 году население Большого Парижа достигнет 16 млн человек. Существующие в настоящее время транспортные средства будут не в состоянии справляться со значительно возросшими пассажироперевозками. Для разрешения этой проблемы принято правительственное решение о сооружении скоростной железной дороги - экспресс-метрополитена, которая будет состоять из трёх линий. Строительство линии восточно-западного направления уже завершено. Её общая протяжённость 46.5 км с 23 станциями, из которых 20 км проходит в тоннеле.
Энергоснабжение подвижного состава осуществляется через верхнюю контактную сеть при помощи пантографа постоянным током напряжением 1500В. На всей линии расположено 17 преобразовательных подстанций, рассчитанных на 3 МВт.
Крупные подземные станции имеют местные пульты управления с мнемосхемами, отражающими техническое состояние эскалаторов, телекамерами для наблюдения за платформами и радиосвязью. На контрольном пульте расположены щиты управления эскалаторами, освещением, радио.
В зависимости от пассажиронапряжённости на линии осуществляется рациональное использование подвижного состава - расцепка.
Особый интерес представляют конструктивные особенности сооружений - узловые и многоярусные станции метрополитена. Например, подземная объединённая станция "Дефанс" пятиярусная. Первый ярус - для движения поездов, второй - под вестибюли, третий и четвёртый - для автобусных станций, пятый - для служебных помещений. Конструкция объединённой станции прямоугольного сечения шириной 65 м и высотой 27 м, станция сооружена из предварительно-напряжённого бетона.
Станция "Обер" - трехъярусная, имеет длину 225 м, ширину - 40 м и расположена на 36 м ниже поверхности земли. Станция узловая, через неё проходят шесть линий метрополитена и железная дорога. В среднем ярусе станции, предназначенном для обслуживания пассажиров, размещаются выставочно-информационные павильоны, придающие сооружению вид современной выставки. Для сообщения между отдельными ярусами с поверхностью и платформами на станции установлено 73 эскалатора. Движущийся горизонтальный тротуар, проложенный в специальном тоннеле, соединяет "Обер" со станцией "Опера". Кроме того, транспортный узел станции оборудован 15 лифтами для пассажиров. На станции размещается центральный диспетчерский пункт, откуда с помощью телевизионных установок можно наблюдать за посадкой и высадкой пассажиров.
Конструкция и строительство станции "Auber" (1970)
Экспрессная линия пересекает ряд находящихся в эксплуатации подземных линий метрополитена.
Подвижной состав
На некоторых линиях метрополитена применяются сочленённые секции (каждая секция включает три вагона на четырёх тележках). В настоящее время такие секции эксплуатируются на линии №13, а с конца 1975 года будут эксплуатироваться на линии №10.
Широкому применению способствовали высокие эксплуатационные показатели вагонов на пневмошинах. Сейчас подвижной состав на пневмошинах эксплуатируется на линиях №№ 1,4,6 и 11. Тележка вагонов на пневмошинах состоит из рамы в виде буквы "Н", на которой размещены дифференциальные мосты, тяговые двигатели, ведущие колёса, тормозная система, устройства для токосъёма и система подвески кузова. Вагон оборудован четырьмя тяговыми двигателями последовательного возбуждения, по два двигателя на каждой тележке, мощность тягового двигателя 117 кВт. Пуск вагона реостатный. Схемой управления предусмотрены четыре безреостатных позиции: последовательное, последовательно-параллельное соединение при полном ослаблении поля. Управляется вагон групповым контроллером с электрическим сервоприводом. переход с одной реостатной системы на другую происходит под контролем специальной "время - токовой" системы, позволяющей регулировать величину ускорения и скорость его изменения независимо от нагрузки вагона. Пусковые сопротивления выполнены в виде спирали, намотанной на изоляционный каркас, что обеспечивает хорошее охлаждение.
На вагонах применены экспериментальные пневматические рессоры с маятниковым подвешиванием. Пневматическая система подвешивания представляет собой резиновый блок в сочетании с пневматической рессорой. Основная нагрузка от массы кузова воспринимается резиновым блоком системы подвешивания, в то время как нагрузка от пассажиров воспринимается пневматической частью системы. В случае недостаточного давления сжатого воздуха нагрузка от массы кузова и пассажиров передаётся на резиновый блок подвешивания. Рессоры связаны с рамой тележки маятниковыми подвесками. Во время прохождения кривых наклон кузова, вызываемый действием центробежных сил, корректируется маятниковой системой. Экспериментальные пневматические рессоры имеют низкую собственную частоту при значительной стреле прогиба. Подвижные концы поперечной балки тележки имеют дополнительную систему гашения колебаний.
У вагонов на пневмошинах низкий уровень вибраций. Средний уровень шума значительно ниже уровня шума подвижного состава на стальных колёсах, эксплуатируемого в аналогичных условиях. Наблюдается высокое сцепление пневмошин с путевым полотном в тоннеле.
За последние годы в Париже разработаны новые варианты подвижного состава "классического" типа.
Среди новых вагонов эксплуатируются вагоны с одномоторными и двухмоторными тележками и с различными видами кузовов. Применение одномоторных тележек весьма эффективно, поскольку сокращает ремонтные работы, обеспечивает более высокую степень шунтировки двигателей и равномерное распределение веса по вагону.
Поезд экспресс-метрополитена состоит из трёх трёхвагонных секций. Каждая моторвагонная секция включает два моторных и средний прицепной вагон. Моторный вагон оборудован четырьмя двигателями (по два на одной тележке) мощностью 200 кВт каждый. Торможение осуществляется при помощи электрических реостатных и пневматических тормозов. Обеспечена телефонная связь головного вагона поезда с центральным диспетчерским пунктом и всеми остальными вагонами.
Управление движением поездом осуществляется при помощи ЭВМ с центрального диспетчерского пункта, расположенного на станции "Винсен". Длина поезда 218.7 м при вместимости 2500 пассажиров, причём 23% составляют места для сидения. Количество последних увеличивается почти на 50% за счёт использования откидных мест. Естественно, что в часы пик эти сидения не используются. При интервале движения в 2.5 мин провозная способность линии составляет 50000 пассажиров в час каждом направлении. Максимальная скорость поезда 100 км/ч, эксплуатационная - 55 км/ч. Управление поездом осуществляется в одно лицо.
Представляет интерес конструкция пола. Его толщина 43 мм. Пол обладает высокими тепло-звукоизоляционными свойствами (нижний листовой настил, слой стекловолокна, щиты из многослойной фанеры, ковёр из самогасящейся рифлёной резины на пористой подкладке). Тепло- и звукоизоляцию кузова осуществляют с помощью щитов из стекловолокна, которым заполняются все пустоты. С внутренней стороны листы покрыты слоем звуконепроницаемой краски на битумной основе. Каждый оконный проём имеет штору из стекловолокна с особой огнестойкой пропиткой, которую можно зафиксировать в любом положении. Конструкция тележки создаёт минимум вибраций и шума, исключает соприкосновение металла с металлом, обеспечивает минимальный износ и невысокие затраты на техническое обслуживание. На тележке имеются четыре песочницы пневматического действия.
Система автоведения
В настоящее время на Парижском метрополитене системами автоматического управления движением поездов оборудованы три линии. При работе поезда машинист управляет открыванием и закрыванием дверей на каждой станции и включает специальную пусковую кнопку. Остальные операции по управлению движением поезда на перегоне, включая его остановку на станции, осуществляются автоматически. Движение поездов на линии происходит под контролем показаний светофоров автоблокировки.
Программное устройство, определяющее режим движения поезда по перегону, представляет собой электрический кабель, уложенный между рельсами и питаемый переменным напряжением частотой 150 Гц. В системе управления типа "A" (на линии №11) этот кабель уложен зигзагообразно в виде прямоугольников. Их стороны, то есть секторы программы, расположенные параллельно оси пути, имеют различную длину. Последняя пропорциональна скорости движения, установленной для данного участка пути. Считывание программы осуществляется приёмными поездными катушками, расположенными на передней тележке вагона. В поездном устройстве имеется специальное реле времени, отрегулированное на 0.5 с. Если время движения поезда вдоль сектора программы более 0.5 с, то есть фактическая скорость движения меньше программной, поезду сообщается дополнительное ускорение и наоборот.
В системе автоматического управления движением предусмотрено три режима движения поезда по перегону. Выбор режима производится машинистом с помощью переключателя поездной аппаратуры. Каждому режиму соответствует определённое время движения вдоль сектора путевой программы.
Кроме кабеля программы движения, на перегоне перед светофором расположен кабель программы торможения. Если сигналы автоблокировки не требуют ограничения скорости или остановки поезда, то кабель программы движения получает питание, а кабель программы торможения обесточивается. В цепь питания путевого кабеля включены контакты реле светофора. Поэтому при запрещающем его показании программа движения обесточена, программа же торможения находится под током. Это вызывает автоматическое торможение поезда. В соответствии с требованиями техники безопасности система автоматики выполнена таким образом, что перерыв в питании или разрыв программного кабеля вызовет остановку поезда.
По данным эксплуатации, вермя между двумя последовательными отказами устройств автоматики составляет 20 дней. При эксплуатации 17 составов на линии, в среднем, возникали по два серьёзных сбоя в месяц - проезд станции, отказы, требующие перехода на ручное управление и др. Происходили и другие сбои - остановка на линии, необходимость дважды включать пусковую кнопку для включения режима тяги и др.
На Парижском метрополитене действует модернизированная система типа "B". В этой системе изменены расположение и форма путевого программного кабеля. Для защиты от внешних воздействий кабель укладывается в так называемую "ковровую дорожку", изготовленную из поливинилхлорида. Дорожка шириной 20 см имеет готовые пазы для укладки кабеля и располагается между рельсами на специальных настилах.
На межстанционном участке кабель питается от специальных путевых генераторов, которые вырабатывают переменное напряжение шестнадцати фиксированных значений частот от 4 до 8 кГц. Выбор той или иной частоты осуществляется дистанционно. Это позволяет с центрального поста управления устанавливать то или иное значение скорости движения поезда. На каждом перегоне располагаются две программы: движения и торможения. На станционном участке пути имеется программа, обеспечивающая остановку поезда в заданном месте, независимо от показания выходного светофора. Для питания этой программы предусмотрен отдельный генератор с постоянной частотой 6 кГц. Таким образом, режим движения поездов на участке пути между станциями регулируется дистанционно. На станционном участке режим торможения поезда остаётся неизменным. Устройство измерения времени производит считывание количества наведённых импульсов от путевого кабеля за время прохождения поездом каждого сектора пути. Программное время движения над сектором составляет 0.3 с. Количество принятых импульсов от кабеля зависит, при прочих равных условиях, от частоты питающего напряжения путевых генераторов. Именно это обстоятельство обеспечивает получение нескольких режимов движения. Выбор каждого производится с помощью вычислительной машины, расположенной на центральном посту управления.
Контроль за посадкой и высадкой машинист осуществляет с помощью телевизионного экрана, расположенного на станции. Необходимость применения телевидения особенно оправдывается на станциях, расположенных на кривых участках пути.
После отправления поезда со станции он проходит специальную "контрольную точку", с помощью которой фиксируется и передаётся на центральный пост управления момент его фактического отправления. На основании этой информации выбирается режим движения поезда на перегоне. Аналогичная "контрольная точка" имеется в конце перегона, где фиксируется момент прибытия поезда на станцию, на основании чего устанавливается время его отправления. Кроме расширения диапазона регулирования времени движения поезда на перегоне в системе автоуправления типа "B" достигнута точность остановки поезда на станции в пределах ±5 м. Остановка состава на перегоне осуществляется за 15 м до запрещающего светофора. За движущимся на линии поездом всегда имеется, как минимум, один незанятый блок-участок, являющийся запретной зоной для последующего поезда. На этом участке пути кабель программы движения и кабель программы торможения обесточиваются, что вызывает автоматическую остановку поезда независимо от скорости.
Эксплуатационная надёжность системы типа "B" на линии №4 характеризуется следующими данными: число различных сбоев - 0.6-0.7 на пробег 1000 перегонов (6-7 случаев в день на линии), 30% сбоев представляет невыполнение команды "пуск", 25% несвоевременную остановку поезда при входе на станцию и 35% - прочие сбои. Сбои, возникающие в поездном оборудовании, составляют 20-50%; в оборудовании, расположенном на рельсовом полотне - 25%; сбои в результате неправильных действий обслуживающего персонала 5%. В 20-30% случаев причина сбоев не установлена.
Кроме системы непосредственного управления движением поездов, вводятся в действие различные информационные системы, предназначенные для организации централизованного управления поездами и подачи машинистам световой информации о моменте точного отправления состава с каждой станции. На линии №7 применяется система с независимыми устройствами на каждой станции без использования ЭВМ. Если поезд отправляется с конечной станции, например, в 13:43:20 при следовании по расписанию, они с каждой промежуточной станции должен отправляться при показании часов 43:20.
Управление поездами на экспрессной линии ведётся с помощью ЭВМ. Система осуществляет слежение за поездом, контроль за маршрутами, перевод на запасные пути и т.д.
Система автоведения поездов (1969)
Моделирование
Правление Парижского транспорта проводит исследование проблемы оптимальной эксплуатации линий метрополитена. Цель исследований - увеличение пропускной способности линий и улучшение условий движения. Широкое применение нашли методы моделирования. Проведено аналоговое и цифровое моделирование движения одного поезда на линии, а также нескольких составов; моделирование пассажиропотоков; составление полной модели процесса движения на линии, включая движение на конечных станциях.
Использование ЭВМ
Один из крупнейших концернов Франции поставляет для метрополитена две системы ЭВМ типа "6050" и одну типа "355". Они нашли применение в службе материально-технического снабжения и в системе объединённого дистанционного управления для установления интервалов движения и управления сообщением автобусов и поездов метрополитена. Данные, собираемые "малыми" ЭВМ, контролирующими вход на станции метрополитена, передаются в вычислительный центр, где установлена ЭВМ "6050", которая будет регулировать движение поездов в зависимости от пассажиропотоков.
Движущиеся тротуары
Преимуществом их является то, что они могут непрерывно перевозить большие потоки людей с минимальной затратой времени, требуемой на посадку и высадку с тротуара. Движущийся тротуар представляет собой конвейерную ленту, у которой сверху каркаса, состоящего из термообработанной закалённой и пружинной стали, нанесён слой резины.
Две станции Парижского метрополитена - "Монпарнас" и "Шатле" - оборудованы движущимися тротуарами (по три параллельных тротуара протяжённостью около 200 м). Каждая лента имеет ширину 112 см, перемещается со скоростью 0.7 м/с, провозная способность - 12000 пассажиров в час.
Автоматы для продажи билетов
Сложность внедрения автоматического контроля и продажи билетов на Парижском метрополитене заключается в разности тарифов, зависящих от дальности поездки. Система должна обеспечивать, кроме того автоматический контроль билетов при выходе со станции.
Система автоматической оплаты проезда включает в себя комплекс оборудования, позволяющего наносить на проездной билет его характеристику, контролировать информацию, записанную на билете, вести учёт проездных билетов и пассажиропотоков. Исследования показали, что в данном случае целесообразно применение магнитной записи. Одним из её преимуществ является её высокая устойчивость при повреждениях проездных билетов. При этом практически исключается их подделка. Информация, необходимая для пассажира, печатается на лицевой стороне билета. Продажа билетов осуществляется при помощи автоматов, которые принимают плату за проезд (монетами или банковскими билетами) и выдают сдачу. Автоматы соединены с информационной системой, ведущей учёт. При проходе через турникет справа (по ходу движения) от пассажира расположено считывающее устройство и сигнальное табло: белый свет - "возьмите билет", зелёный - "проходите", красный - "билет не действителен".
Следует отметить, что на каждой станции устанавливаются две ЭВМ: вторая - резервная, во избежание скапливания пассажиров при выходе из строя основной вычислительной машины. Контроль билетов на выходе или при пересадке осуществляется также, как и при входе, причём автомат билета не возвращает, если истёк срок годности. Интересной особенностью обладают недельные билеты. Если билет не используется один из шести дней, то срок его годности автоматически продлевается на седьмой день.
Для Московского метрополитена полностью автоматизированный контроль и продажа билетов представляют практический интерес. Это значительно сократило бы эксплуатационные расходы, так как капитальные вложения на создание системы (по утверждению Правления пассажирского транспорта Парижа) окупаются довольно быстро. Кроме экономической целесообразности, система обладает другими немаловажными преимуществами: возможностью точного и непрерывного контроля пассажиропотока как на отдельных участках, так и на всей системе метрополитена.
Путь
На перегоне экспрессной линии "Этуаль" - "Ла Дефанс" протяжённостью 4.5 км для укладки пути использовали длинные сварные плети (рельс типа 60 кг/м) с клеевыми изолирующими стыками. Плети прикрепляли к деревянным шпалам, уложенным на балласт полщиной 0.45 м.
На двух опытных участках были использованы следующие конструкции безбалластного пути:
а) Для фиксации рельса на бетонном лотке применены стальные прокладки, закреплённые подпружиненными болтами, заделанными в бетон. Концами рельс опирается на каучуковую прокладку толщиной 20.5 мм и крепится к ней клеммами, установленными с шагом 0.75 м.
б) Опирание рельса двухступенчатое: на верхней ступени подошва рельса упруго фиксируется на подкладке с промежуточной каучуковой прокладкой толщиной 4.5 мм подпружиненными болтами и клеммными скреплениями, снабжёнными изолирующей каучуковой прокладкой; на нижней - стальная прокладка опирается на бетонный лоток через каучуковую толщиной 2 мм. Скрепления рессорного типа прикреплены к бетону болтами и эпоксидным клеем. Для фиксации положения пути подкладки с обеих сторон зажаты уголковыми опорами.
в) Также двухступенчатое упругое опирание рельса, подошва которого крепится к бетонному блоку клеммами с изолирующей каучуковой прокладкой между ними и через каучуковую прокладку толщиной 4.5 мм опирается на бетон. Бетонный блок шпалы весом около 90 кг уложен на прокладку из ячеистого каучука толщиной 5 мм. Шпала помещается в нишу на бетонном лотке и замоноличивается раствором.
Большое внимание на метрополитене уделяется мероприятиям по снижению уровня шума и вибрации, возникающих при движении поездов.
На нескольких станциях метрополитена в качестве изоляционного материала применён изолиф, представляющий собой резиновый ковёр из двух элементов - изолиф 1 и 2. Это позволяет получить двух- и трёхслойную виброизоляцию. Состав изолифа: этилен, пропилен, терполимер. Резиновый ковёр укладывают на ширине 2.9 м (по 1.45 м в кажду сторону от оси пути). По краям и в местах, где балласт приподнят, предусмотрена резиновая прокладка толщиной 4 мм. Применение изолифа целесообразно, когда шум и вибрация от пути, уложенного на балласте, воздействуют на находящиеся поблизости сооружения (в основном, когда путь проходит через районы жилой застройки и вблизи от зданий или установок, чувствительных к шуму или сотрясениям), а также и для защиты фундаментов тоннелей, в которых уложен такой путь. Изолиф придаёт пути гибкость, эквивалентную дополнительному слою балласта толщиной 90 см. Механические свойства ковра из изолифа достаточно высокие и почти не изменяются в процессе эксплуатации. Применение изолифа позволяет: снизить уровень шума на 14 дб под путями на плитном основании, уменьшить в 10 раз вибрации плит, снизить уровень шума на 3-4 дб в воздушном пространстве вблизи пути.
На новых станциях экспрессной линии для снижения уровня шума и вибраций между путями применены также щиты специальной ячеистой конструкции.
Модернизация метрополитена
В настоящее время на Парижском метрополитене внедряется система тиристорно-импульсного регулирования скорости; на большинстве станций проведены значительные усовершенствования по использованию более современного оборудования для управления движения поездов, реконструкции служебных помещений, замене кабелей и т.п. Все станции объединены в единую систему, контролируемую центральной электронно-вычислительной машиной, которая обрабатывает информацию, связанную с продажей билетов, выручкой и транспортной статистикой.
На трёх линиях установлено новое оборудование системы автоведения с управлением поездом в одно лицо, что позволило сократить обслуживающий персонал и увеличить пропускную способность на 24%. Строятся дополнительные тяговые подстанции, реконструируются старые. Переоборудуется осветительная сеть метрополитена для питания переменным током, модернизируется сигнализация и вентиляция.
Начал эксплуатироваться новый моторвагонной подвижной состав, позволяющий формировать поезда из необходимого числа секций. Новые вагоны имеют пневматическое подвешивание, повышенную на 10-15% мощность электромоторов, скорость до 100 км/ч, которая в дальнейшем при некотором усовершенствовании электрооборудования будет доведена до 130 км/ч.