Přednáška č. 6 – TRATĚ A STANICE METRA 1. Pojmy a definice Metro – název vznikl ve Francii na počátku 20. století jako zkratka pro označení podzemní dráhy (chenin de fer métropolitan). Je to mezinárodně používaný pojem. Underground Railway nebo Subway – název používaný pro metro v anglicky mluvících zemích. U-Bahn – název používaný pro metro v Německu. Metro je městská elektrická kolejová rychlodráha, která má tyto základní znaky: - segregace od ostatních druhů dopravy v celé délce trasy (základní určující kritérium) - autonomnost systému vzhledem k železnici nebo tramvajové dopravě - provozní technologie je odvozená od železnice s těmito odlišnostmi: - menší vzdálenosti stanic - vysoké zrychlení i rychlost jízdy - velká přepravní kapacita - hustý sled vlaků - trasa je vedena v tunelech i na povrchu - stanice podzemní, povrchové i nadzemní vždy s mimoúrovňovým přístupem cestujících na nástupiště Podle Zákona o drahách č. 266/1994 Sb. se metro řadí do kategorie železniční dráha speciální – slouží k zabezpečení dopravní obslužnosti obce. Nejrozsáhlejší systémy metra jsou v New Yorku, Londýně, Paříži, Moskvě, Tokiu, Chicagu, Madridu.
2. Systémy sítí tras metra Sítě tras metra navrhují jako systémy: - radiální – Praha, New York - radiálně okružní – Moskva, Paříž, Londýn - okružní – Glasgow
Obr. 1 Městská síť tras metra – systém radiální
1
Obr. 2 Městská síť tras metra – systém radiálně – okružní (Moskva)
Obr. 3 Městská síť tras metra – systém okružní (Glasgow) 2
Podle kapacity a dopravně urbanistického začlenění do území se systémy metra dělí na: - lehké metro – maximální kapacita ve špičce v jednom směru do 20 000 cestujících za hodinu (Dockland´s Light Railway) - klasické metro – maximální kapacita ve špičce v jednom směru do 40 000 cestujících za hodinu (Praha) - expresní metro – max. kapacita ve špičce v jednom směru do 70 000 cestujících za hodinu, obsluhuje širší území (San Francisco)
3. Základní technické parametry tras metra 3.1 Lehké metro - technické řešení trati: - speciální dráha určená pro provoz podvozků s pneumatikami (systém VAL) – nejčastější - klasický kolejový svršek s ocelovými kolejnicemi o rozchodu 1435 mm – méně časté - způsob napájení – elektrickým proudem ze samostatných přívodních kolejnic - směrové oblouky: - optimální 300 až 350 m - minimální 150 m - na manipulačním úseku 50 m - maximální stoupání 60 %o - průměrná mezistaniční vzdálenost 700 až 1000 m - délka stanic 55 až 85 m - návrhová rychlost 60 km/h (ojediněle 80 km/h) - šířka nástupišť: - bočních 3,50 až 4,50 m - ostrovních 10 až 12 m
Obr. 4 Princip podvozku na pneumatikách Výhody lehkého metra: - dobré přizpůsobení konfiguraci terénu a uličnímu systému (sklony, směrové oblouky) - výstavba méně investičně náročná proti klasickému metru - vlaky obvykle plně automatizovány bez řidiče
3
Obr. 5 Souprava systému VAL 206 (Lille, Toulouse) 3.2 Klasické metro - technické řešení trati: - klasický kolejový svršek s ocelovými kolejnicemi o rozchodu 1435 mm – nejčastější - speciální dráha určená pro provoz podvozků s pneumatikami – méně časté - způsob napájení – elektrickým proudem z nezávislé přívodní kolejnice - směrové oblouky: - optimální 500 až 600 m - minimální 300 až 350 m - maximální stoupání 40 %o - průměrná mezistaniční vzdálenost okolo 1000 m - délka stanic okolo 100 m - návrhová rychlost 80 km/h - šířka nástupišť: - bočních 3,60 až 4,50 m - ostrovních - hloubené a povrchové stanice od 10 m - ražené trojlodní stanice až do 20 m Je to nejčastější typ metra ve světě. Velké směrové oblouky znemožňují kopírovat uliční systém, proto jsou nutné tunely a estakády. Provoz bývá poloautomatický nebo automatický.
4
Obr. 6 Soupravy pražského metra
3.3 Expresní metro - technické řešení trati: - klasický kolejový svršek s ocelovými kolejnicemi o rozchodu 1435 mm – nejčastější - rozchod 1676 m výjimečně (systém BART v San Franciscu) - způsob napájení – elektrickým proudem z nezávislé přívodní kolejnice nebo horního trolejového vedení - směrové oblouky: - optimální 800 m - minimální 600 m - maximální stoupání 40 %o - průměrná mezistaniční vzdálenost 2 až 5 km - délka nástupišť (dle délky soupravy) 160 až 240 m - návrhová rychlost 120 až 140 km/h - šířka nástupišť: - bočních minimálně 6 m - ostrovních 14 až 20 m Tento typ metra se vyskytuje jen výjimečně jako náhrada neexistující železniční sítě v rozsáhlé městské aglomeraci. Velké směrové oblouky znemožňují kopírovat uliční systém, proto jsou nutné tunely a estakády. 5
3.4 Metro v ČR Technické parametry metra pro Českou republiku určuje „Vyhláška Ministerstva dopravy, kterou se vydává stavební a technický řád drah“ č. 177/1995 Sb. v části týkající se drah speciálních. 3.4.1 Uspořádání tratě Tratě se zřizují zpravidla dvojkolejné s pravostranným provozem. Křížení tratí navzájem i s ostatními dráhami a pozemními komunikacemi musí být mimoúrovňové. Jednotlivé tratě se spojují traťovými spojkami. Na tratích musí být místa umožňující obrat vlaků pro dvojkolejný provoz i mimo koncové stanice. Nejmenší užitečná délka koleje pro obrat vlaků je 170 m. Kruhový tunel pro koleje má nejmenší průměr 5100 m. V tunelu se svislými stěnami a v podjezdu musí být dodržena v přímé koleji podjezdná výška min. 4000 mm nad temenem kolejnice. Podél koleje na povrchu i v tunelu musí být zřízena stezka pro průchod osob umístěná na opačné straně, než je přívodní kolejnice. Rozchod koleje 1435 mm. Ve směrových obloucích o poměru menším než 300 m se zvětší dle norem. Vzdálenost os kolejí musí být: - nejméně 3500 mm ve dvojkolejných tunelech a ve stanicích v přímé a v oblouku o poloměru 4000 m a větším. V oblouku o menším poloměru se zvětší dle norem. - nejméně 4000 mm na povrchu v přímé a v oblouku o poloměru 250 m a větším. - nejméně 4500 mm v manipulačních kolejích a ve dvojitých kolejových spojkách. Směrové oblouky musí mít poloměr co největší, a to: - alespoň 500 m v hlavních kolejích - alespoň 300m v hlavních kolejích ve stísněných podmínkách - minimálně 800 m v koleji určené pro obrat a odstavování vlaků - minimálně 150 m v ostatních kolejích Pro plynulý přechod z přímé do oblouku nebo u složených oblouků se zřizují přechodnice. Podélný sklon koleje: - minimálně 3 %o a maximálně 40 %o na trati v tunelu nebo zakrytém prostoru - maximálně 25 %o na trati na povrchu - maximálně 3 %o na koleji pro obrat a odstavování vlaků v podzemí; stoupání směrem k hlavní koleji Návrhová rychlost: - 80 km/h v traťové koleji, spojovací koleji do depa a zkušební koleji - 40 km/h v ostatních kolejích 3.4.2 Uspořádání a vybavení stanic Stanice se zřizují v přímé koleji. Prostory pro cestující musí být vybaveny bezbariérovým přístupem a stezkami pro nevidomé. Až do vzdálenosti 600 mm od hrany nástupiště se v celé délce nástupiště zřizuje bezpečnostní pás zřetelně vyznačený a s protiskluzovou úpravou.
6
4. Typy stanic metra Podle umístění stanice (nástupiště) vzhledem k okolnímu terénu: - povrchové - nadzemní (na estakádě) - podzemní hloubené (mělce založené) - podzemní ražené (hlubinné) Podle funkce v síti metra: - nácestné (mezilehlé) - konečné (všechny vlaky v ní končí) - pásmové (některé vlaky v ní končí, jiné pokračují dál) - přestupní (kříží se v nich dvě nebo více tras) Podle polohy nástupiště ve stanici: - s ostrovním nástupištěm (nejčastěji podzemní stanice ražené a hloubené) - s bočními nástupišti (nejčastěji nadzemní, povrchové a podzemní hloubené stanice) - s kombinovanými nástupišti (nejčastěji přestupní stanice povrchové nebo podzemní hloubené) - s nástupišti v různých výškových úrovních (nejčastěji povrchové nebo podzemní hloubené stanice) Podle počtu vestibulů: - jednovestibulové – cestující přicházejí pouze z jedné lokality, vhodné pro průměrné dopravní zatížení - dvouvestibulové – cestující přicházejí z více lokalit (lepší pěší dostupnost), pro velké dopravní zátížení Podle charakteru prostoru nástupiště: - jednolodní – nejčastěji podzemní hloubené stanice bez sloupů a pilířů v nástupišti - dvoulodní – se sloupy a pilíři uvnitř prostoru nástupiště v podélné ose stanice - trojlodní - s dvojitou řadou sloupů u podzemních hloubených stanic - se třemi zaklenutými loděmi u podzemních ražených stanic Všechny stanice mají mimoúrovňový přístup cestujících na nástupiště.
5. Prostorové řešení tras a stanic metra Podle geologických podmínek, místně použitelné technologie nebo s ohledem na konfiguraci terénu se často na jedné trase metra střídají úseky nadzemní, podzemní hloubené i ražené, doplněné případně i úseky povrchovými. 5.1 Povrchové vedení trasy metra se stanicemi v úrovni terénu Takové vedení trasy je možné jen v území, kde: - nedochází ke křížení s ostatními komunikačními sítěmi - kde nevznikne bariérový účinek z hlediska urbanistického - je možné celou trasu oplotit nebo jinak zabránit vstupu do kolejiště Stanice s nástupištěm na úrovni okolního terénu mají obvykle boční nástupiště umožňující přímý úrovňový přístup z navazujícího území. 5.2 Nadzemní vedení trasy metra se stanicemi na estakádě Takové vedení trasy je vhodné v nově budovaných městských částech, v centrech měst bývá jen výjimečně. Je nutné harmonické začlenění do architektonického vzhledu města. Estakády musí být také posouzeny z hlediska hlukové zátěže na okolí. Nadzemní stanice mají většinou boční nástupiště. K nadzemním nástupištím vede přístup z povrchového vestibulu s úrovňovými vstupy z parteru města.
7
Obr. 7 Příklad stanice metra na estakádě s bočními nástupišti a vestibulem v úrovni terénu 5.3 Podzemní vedení trasy metra s hloubenými tunely a stanicemi Hloubené traťové tunely bývají založeny mělce pod povrchem (5 až 18 m) a mají obdélníkový až téměř čtvercový průřez. Protože se budují z otevřené stavební jámy, jsou vhodné do nezastavěných oblastí nebo tam, kde lze park, náměstí nebo ulici po dobu výstavby přechodně uzavřít. Z technologie hloubení plyne výhodnost jednoho dvojkolejného tunelu – jedna jáma, úspora pažení, menší dočasný zábor pozemků. Hloubené podzemní stanice mají nástupiště: - boční – navazuje-li na hloubenou stanici hloubený traťový dvojkolejný tunel - ostrovní – navazuje-li na hloubenou stanici ražený traťový úsek se dvěma jednokolejnými tunely
8
Obr. 8 Příklad hloubené dvoulodní stanice metra s bočními nástupišti
Obr. 9 Příklad hloubené jednolodní stanice metra (bez sloupů) s ostrovním nástupištěm 5.4 Podzemní vedení trasy metra s raženými tunely a stanicemi Ražené traťové tunely bývají založeny hlouběji pod povrchem (20 až 60 m) a mají kruhový nebo zaklenutý průřez. Trasy ražené jsou ovlivňovány pouze geologickými poměry v území a neovlivňují povrchovou zástavbu. Proto jsou vhodné do historických center měst, pod vodní toky nebo v území se složitou morfologií terénu. Z technologie ražení plyne výhodnost budování dvou jednokolejných tunelů – menší objem vytěženého materiálu, lepší vlastnosti klenby při menším průměru tunelové roury. Ražené podzemní stanice jsou nejčastěji řešeny jako trojlodní prostor s ostrovním nástupištěm. Jejich vestibuly musí umožňovat přístup z povrchu města. Nevýhodou je zde časová ztráta cestujících při překonávání velkých výškových rozdílů mezi úrovní vestibulu a hluboce položeného nástupiště pomocí eskalátorů nebo výtahů.
9
Obr. 10 Příklad ražené trojlodní pilířové stanice metra s ostrovním nástupištěm
Obr. 11 Příklad ražené trojlodní sloupové stanice metra s ostrovním nástupištěm a převýšenou střední lodí
10
5.5 Stanice metra s kombinovanými nástupišti Takové uspořádání je použitelné u nadzemních, povrchových i podzemních hloubených stanic. Mohou být provedeny jako: - čtyřkolejné stanice – v místě následného větvení trasy nebo pro průpletové přestupní stanice - tříkolejné stanice – například u pásmových stanic
Obr. 12 Čtyřkolejná stanice metra s kombinovanými nástupišti
Obr. 13 Tříkolejná stanice metra s kombinovanými nástupišti 11
5.6 Stanice metra s nástupišti v různých výškových úrovních Takové uspořádání je vhodné z důvodu úspory prostoru ve stísněné zástavbě nebo pro bezkolizní následné větvení trati. Mohou být provedeny jako: - stanice s nástupišti přímo pod sebou – hloubená stanice - stanice s nástupišti kaskádovitě pod sebou - povrchová či hloubená stanice v příčně svažitém terénu - hloubená či ražená stanice s navazujícím větvením trasy
Obr. 14 Stanice metra s nástupišti přímo pod sebou (hloubená)
Obr. 15 Stanice metra s nástupišti kaskádovitě pod sebou (povrchová v příčném svahu)
Obr. 16 Stanice metra s nástupišti kaskádovitě pod sebou (větvení trasy těsně za stanicí) 12
5.7 Stanice metra s nástupišti s automatickým provozem Nástupiště drah s plně automatickým provozem jsou vybavena bezpečnostním zařízením proti pádu z nástupiště do kolejiště, například prosklenou stěnou s dveřmi v počtu a vzdálenosti odpovídající dveřím vlakové soupravy. Prosklená stěna je uzavřen až do doby, než přijíždějící vlak zcela zastaví. Pak se souběžně s dveřmi vlaku otevírají také dveře v prosklené stěně a po odbavení cestujících se oboje dveře zase zavřou.
Obr. 17 Bezpečnostní prosklená stěna na hraně nástupiště
6. Provozně technologické zázemí metra Neveřejná zóna pro zajištění provozu metra je umístěna ve všech stanicích. V této zóně se umísťují: - sklady - dílny - trafostanice - rozvaděče - akumulátorovna - strojovna vzduchotechniky Je-li stanice metra součástí systému krytů civilní obrany, potom se chráněné prostory nástupiště oddělují tzv. tlakovými uzávěry OSM (ochranného systému metra), které se umísťují před zaústěním vertikálních komunikací. Pro odstavování, údržbu a opravy vozů a vlaků metra se ve zřizují depa.
7. Vertikální komunikace ve stanicích metra Pro všechny typy stanic metra platí následující zásady: -
na ostrovní nástupiště v hlouběji uložené podzemní stanici musí z vestibulu vést minimálně 3 eskalátory a 1 výtah na ostrovní nástupiště nadzemní stanice a mělce uložené podzemní stanice musí z vestibulu vést minimálně 1 pevné schodiště a 1 výtah, případně doplněné eskalátorem na boční nástupiště nadzemní nebo hloubené podzemní stanice musí z vestibulu vést na každé nástupiště minimálně 2 eskalátory a 1 výtah, nebo pevné schodiště a výtah, případně kombinace pevného schodiště, eskalátoru a výtahu 13
7.1 Výtah Slouží k zajištění bezbariérového přístupu. Výtahy musí propojovat všechny výškové úrovně ve stanici a vestibul. K zajištění bezpečnosti před násilnými činy na cestujících nebo zařízení se doporučuje: - používat prosklené výtahové tubusy i kabiny - uzavřené výtahy musí mít vchody i kabinu hlídány kamerami 7.2 Eskalátor (pohyblivé schody) Navrhuje se při výškovém rozdílu úrovní: - nad 4,5 m pro směr vzhůru - nad 6,0 m pro oba směry Eskalátory mohou být provedeny jako: - lehké – pro svislý výškový rozdíl do 7,5 m - těžké – pro svislý výškový rozdíl nad 7,5 m, pak je pro ně nutno zřídit ještě: - strojovnu - pod horním dojezdem eskalátoru - manipulační schodiště – pod šikmým ramenem eskalátoru - napínací komoru – pod dolním dojezdem eskalátoru - speciální hlubinné – při výšce nad 15 m, umísťují se v eskalátorovém tunelu raženém pod úhlem 30° 7.3 Pevné schodiště Navrhuje se při výškovém rozdílu úrovní: - menším než 4,5 m - až do 6,0 m jako paralelní doplněk eskalátorů Šířka schodiště závisí na obratu cestujících, je obvykle: - 6 až 7 m pro spojení nástupiště s vestibulem - minimálně 2,5 m pro spojení vestibulu s terénem, vede-li z vestibulu více takových schodišť
8. Vestibul metra Navazuje přímo na plochy a komunikace pro pěší v parteru města. Může být proveden jako: - povrchový – přímo na úrovni terénu - mělce zahloubený v podzemí – navazuje na podchody nebo podzemní městské pasáže Stavba vestibulu může: - tvořit samostatný objekt - být vestavěnou součástí jiných objektů – letiště, autobusového nebo železničního nádraží apod. Prostorové uspořádání musí zahrnovat: - informační systém metra a celé MHD – ve vstupní části vestibulu - odbavovací linku s turnikety nebo označovacími strojky na jízdenky, která: - se umísťuje ve vzdálenosti minimálně 5 m od vstupních dveří vestibulu - vymezuje počátek placené zóny metra - obsahuje prostor pro dozorčího - eskalátory či pevná schodiště k nástupištím – umístěná minimálně 5 m za odbavovací linkou - směrové ukazatele k jednotlivým výstupům – ve výstupní části vestibulu - provozně technologické zázemí metra (sklady, šatny zaměstnanců apod.) – v neveřejné části vestibulu - doplňkové služby pro cestující – ve veřejné části vestibulu nebo v navazujících pasážích a podchodech (WC, obchody, rychlé občerstvení, bankomaty)
14
9. Přestupní stanice metra Vytvářejí důležité dopravní uzly s návazností na další druhy MHD a ostatní dopravu. Platí zde zásada minimalizace pěších cest pro cestující. Přestupní stanice dvou nebo více tras metra může být vytvořena následujícími způsoby: - křížení nástupišť v odlišných výškových úrovních s vloženým mezipatrem - nejčastější (napŕ. Můstek) - křížení s nástupišť v odlišných výškových úrovních těsně nad sebou - tzv. „americký typ přestup.stanice“ - s nástupišti přímo nad sebou ve směru jejich podélných os - průpletové stanice s nástupišti ve stejné výškové úrovni – mimoúrovňové křížení tras je mimo stanici
Obr. 18 Křížení nástupišť v odlišných výškových úrovních s vloženým mezipatrem
Obr. 19 Křížení nástupišť v odlišných výškových úrovních těsně nad sebou 15
Obr. 20 Přestupní stanice s nástupišti přímo nad sebou
Obr. 21 Průpletová přestupní stanice s nástupišti ve stejné úrovni
10. Konečné stanice metra Řešení nástupišť a vestibulu je podobné jako u stanic nácestných. Kolejové uspořádání však musí umožňovat obrat vlakové soupravy, případně odstavování určitého počtu souprav. Používá se vždy úvraťové uspořádání. Nejmenší délka koleje pro odstavování a provozní ošetření vlaků v ČR je 140 m.
11. Pásmové stanice metra Pásmové stanice metra, ve kterých část vlaků končí a část pokračuje dále, se navrhují v síti metra tam, kde dochází k náhlému poklesu přepravní zátěže. Řešení nástupišť a vestibulu je podobné jako u stanic nácestných. Kolejové uspořádání však musí umožňovat mimo pokračování trasy také obrat vlakové soupravy, případně odstavování určitého počtu souprav. Používá se vždy úvraťové uspořádání. 16
