Скорость метро в городах россии и скорость самого быстрого поезда в мире

Недостатки применения контактного рельса

Однако из достоинств вытекают и недостатки. Из-за того, что сталь в силу ферромагнитных свойств обладает выраженным скин-эффектом, она не пригодна для передачи переменного тока: из-за того, что движение заряженных частиц в переменном электрическом поле будет сгруппировано в поверхностном слое данного металла, полезное сечение проводника изменится в меньшую сторону, увеличивая и электрическое сопротивление.

В воздушной контактной сети все токоведущие части расположены на значительной высоте и не представляют никакой угрозы для окружающих, а также сами остаются в «безопасности» от погодных явлений, таких как сильный снегопад. Электробезопасность диктует множество ограничений, связанных с контактным рельсом, в основном правила сводятся к необходимости обеспечить отсутствие людей вблизи токоведущего рельса под напряжением, ну и изоляцию рельса.

На станциях метро при падении пассажира на пути, предусмотрен свой алгоритм «возвращения» его обратно после снятия напряжения, для подъема на станцию через контактный рельс используют специальную лестницу. Также необходимо обеспечить 100% исключение нахождения в тоннеле людей во время движения поездов, и в российских метро для этого на всех станциях установлены специальные устройства мониторинга. В данном случае опасность заключается в токоприемниках, которые расположены по обе стороны подвижного состава. Наличие контактного рельса с одной стороны пути в тоннеле может дать забежавшему зацеперу ложное ощущение безопасности на противоположной стороне. Мало того, что движущиеся токоприемники сами по себе крайне опасные элементы конструкции, для встречи с ними в узком тоннеле, так они еще и под напряжением, если хоть один из них, на любой стороне вагона, касается контактного рельса.

Так выглядит лестница для захода с путей на станцию в метро. Лестница имеет складную конструкцию

В общем конечно есть метрополитены, в которых контактный рельс не изолирован от внешнего мира совсем никак, а электробезопасность обеспечивается исключительно организационными мерами, но в России контактный рельс должен иметь изоляционный кожух (короб), а это значительно удорожает конструкцию.

Устройство контактного рельса

Контактный рельс закреплен непосредственно в фарфоровом изоляторе с полиэтиленовой прокладкой, который в свою очередь присоединяется к головке удерживающего кронштейна. Изолирующий короб крепится непосредственно на головку кронштейна. Таким образом уже на данном уровне контактный рельс остается полностью электрически изолированным проводником. Для подачи на него напряжения применяют прямое подключение к рельсу провода от соответствующего энергетического фидера.

Место подключения контактного рельса к фидеру (обратите внимание, что контактный рельс на данном фото не имеет защитного короба)

Удерживающий кронштейн надежно крепиться к шпале, а его высота зависит от высоты путевых рельс. Между кронштейнами выдерживают расстояние до 5,5 метров, и это расстояние не зависит от длины рельсовых плетей (кстати длина одного рельса 12,5 метров).

Теперь видится лишь одна проблема — стирание контактного башмака (который прижимается токоприемником к контактному рельсу) о частые стыки. Но бархатный путь придумали не только для людей, и для токоприемников контактные рельсы сваривают в единые плети длиной до 100 метров, с обязательным наличием температурных стыков для возможности бездеформационного расширения и сжатие плети от изменений температуры. На сварной стык обязательно приваривают несколько токопроводящих накладок, для уменьшения электрического сопротивления.

Башмак токоприемника мотор-вагона метро

Для плавного присоединения и отсоединения башмака токоприемника к контактному рельсу применяются концевые отводы. Их конструкция довольно проста, в конце отвода его высота относительно головки путевого рельса начинает повышаться, пока поверхность контактного рельса не становиться выше высоты касания башмака.

Необычные метро мира

Метро крупных городов, хоть и работают по одному принципу, могут существенно отличаться друг от друга. Речь идет не только об оформлении станций, но и о протяженности, глубине или высоте их расположения относительно уровня моря.

При оценке метрополитена эксперты также оценивают интенсивность пассажиропотока. Учитывая эти критерии, мы решили привести несколько примеров необычных мировых подземок.

Самое длинное

По критерию протяженности лидером считается метро Шанхая. Его длина составляет 660 км, и, хотя этот показатель не является рекордным, лидерство получил именно этот метрополитен, так как он постоянно находится на стадии расширения (рисунок 5).


Рисунок 5. Шанхайская подземка считается одной из самых длинных

В данный момент здесь уже функционирует 15 линий, и еще 4 строятся в качестве их продолжения. Власти города уже к 2020 году планируют увеличить протяженность подземной транспортной сети до 780 км. Метро Шанхая скоростное, стоимость проезда невысокая, а на станциях всегда чисто. Время прибытия составов  показывается на специальных табло. Кроме того, созданы условия для передвижения инвалидов.

Однако у шанхайской подземки есть и несколько существенных недостатков:

  1. В часы пик составы сильно перегружены и часто наблюдается давка.
  2. Между пересадочными платформами очень длинные переходы, что не всегда удобно.
  3. Сеть метро покрывает не весь город, но эта проблема вскоре решится путем прокладывания новых веток.

Конечно, можно поспорить, что метро Сеула имеет протяженность более 1100 км, однако стремительное прокладывание путей и строительство платформ в Шанхае все же позволяет причислить эту подземку к лидерам.

Высокогорное

Если рассматривать метро по высоте расположения относительно уровня моря, лидирующую позицию занимает Metro Alpin в Швейцарии. Маршрут этой подземки пролегает сквозь скальный тоннель, и соединяет станции Фельскинн и вершину горы Миттель-Аллалин (рисунок 6).


Рисунок 6. Высокогорное метро находится в Швейцарии

Протяженность дороги составляет всего полтора километра. Поезд проезжает это расстояние всего за три минуты. Пропускная способность этого метро невысокая: всего полторы тысячи человек в час, так как один вагон вмещает не более 115 пассажиров.

Самое загруженное

Говоря о метро, невозможно не рассказать о самой загруженной подземке в мире. Таковым признан токийский метрополитен, который ежедневно перевозит 9 млн пассажиров, а годовой пассажиропоток достигает 3,6 млрд человек (рисунок 7).


Рисунок 7. Токийская поземка — абсолютный лидер по загруженности

Учитывая такую высокую загруженность токийского метро, здесь даже появилась особая должность – осия. Это специальный сотрудник, который помогает заталкивать людей в вагоны, хотя в последнее время некоторые поезда начали оснащать вагонами с более широкими дверями (до 180 см).

С токийской подземкой связана еще одна интересная особенность: в часы пик последний вагон отводится исключительно женщинам. Таким образом городские власти стремятся предотвратить домогательства во время давки.

Самое глубокое метро в мире

Метрополитен принято оценивать не только по протяженности или количеству станций, но и по глубине залегания путей. По этому показателю абсолютным рекордсменом считается город Санкт-Петербург (рисунок 3).

Несмотря на то, что питерское метро не попадает в рейтинги по протяженности, здесь есть более 30 станций, залегающих на глубине 30 метров и больше. Этот показатель считается весьма существенным.


Рисунок 3. Питерский метрополитен — самый глубокий в мире

Такое глубокое залегание питерского метрополитена обусловлено несколькими факторами. Во-первых, через город проходит Нева и, чтобы избежать затопления тоннелей, их проложили под ее руслом. Во-вторых, архитектура центральной части города представляет историческую ценность, поэтому метро прокладывали глубоко, чтобы случайно не повредить здания. В-третьих, проложенные в городе коммуникации залегают неглубоко, и было гораздо дешевле сделать метро более глубоким, чем полностью менять коммуникационную систему.

Кроме того, следует учитывать, что в Питере повышенная влажность, а почва слишком рыхлая и склонна к заболачиванию. На большой глубине эти показатели снижаются.

Самые глубокие станции

Несмотря на то, что питерское метро считается самым глубоким в мире, станции, расположенные далеко от поверхности, есть во многих других городах (рисунок 4).


Рисунок 4. Рекордные по глубине станции есть во многих странах: 1 — в Москве, 2 — в Портленде, 3 — Санкт-Петербурге, 4 — Пхеньяне и 5 — Киеве

Вот некоторые из них:

  1. «Парк Победы», Москва: ее глубина составляет 74 метра, а оформление приурочено победам в Великой отечественной войне.
  2. «Вашингтон Парк», Портленд: глубина 79 метров, которая объясняется тем, что на поверхности есть городские возвышенности. Станция очень популярна, так как именно здесь проходят самые популярные линии местного метрополитена.
  3. «Адмиралтейская», Санкт-Петербург: заглублена на 86 метров и оформлена в стиле российского военного флота. Открылась станция сравнительно недавно, в 2011 году.
  4. «Пухын», Пхеньян: располагается на глубине 100 метров.  Раньше здесь проводили туристические экскурсии, так как в годы войны местное метро выступало в роли укрытия.
  5. «Арсенальная», Киев: считается самой глубокой, так как располагается в 105,5 метрах от поверхности. Чтобы добраться до платформы, придется проехать по двум эскалаторам, что займет порядка 5 минут.

Конечно, строительство каждой из этих станций было сопряжено с определенными трудностями, но сейчас посетить их стоит хотя бы для того, чтобы оценить все величие строителей, возводивших станции.

Необычные схемы метро

В больших городах метрополитен постоянно расширяют. В результате схемы получаются настолько запутанными, что даже местным жителям бывает сложно в них разобраться. Лидером считается лондонская подземка, хотя ей не уступают метро Токио и Нью-Йорка.

В столице Японии схема метрополитена настолько сложная, что внешне больше напоминает клубок цветных линий, чем какой-то план. Но, поскольку каждая линия имеет свой цвет, а на каждой станции есть множество указателей, риск заблудиться сводится к минимуму.

Запутанным считается метро Парижа и Берлина. Здесь, как и в Токио, каждая линия помечена отдельным цветом, но пассажирам все равно рекомендуют быть внимательными. Дело в том, что существует риск сесть не в тот поезд и уехать в противоположном направлении. Поэтому туристам рекомендуется внимательно изучать схемы и информации на табло, расположенных на станциях. В видео вы сможете посмотреть, каких технических чудес достигло человечество при строительстве метро на примере Китая.

Назначение и устройство контактного рельса

Контактный рельс — это жесткий токоведущий элемент, предназначенный для передачи электроэнергии к токоприемнику подвижного состава, за счет скользящего контакта.

На фото оранжевым окрашен токоприемник, скользящий по контактному рельсу снизу

Под жестким токоведущим элементом как правило понимается дополнительный рельс, однако это может быть все что угодно, главное чтобы этот элемент имел гладкую поверхность для возможности скольжения по нему токоприемника, и был жестким для возможности его крепления без дополнительных удерживающих приспособлений. Кстати, варианты крепления тоже могут быть различны: как по бокам от основного пути, так и в середине пути. Помимо крепления есть разные варианты токосъема: когда скольжение токоприемника осуществляется сверху, снизу или сбоку.

Напряжение электрического тока в контактном рельсе метрополитенов России — 825 Вольт выпрямленного постоянного тока, рабочим напряжением для подвижного состава является диапазон от 750 до 925 Вольт

В метрополитенах России контактный рельс расположен по бокам от основного пути, а процесс токосъема осуществляется снизу. Контактный рельс жестко крепится к шпалам железнодорожного пути по средством специального кронштейна, на вершине которого устанавливается изолятор, непосредственно удерживающий контактный рельс. Таким образом ось контактного рельса оказывается параллельной оси пути, и если говорить о цифрах: расстояние между этой осью и ближайшим рельсом составляет 690 мм, а высота нижней (токоведущей) стороны контактного рельса над головкой рельса пути составляет 160 мм. Эти показатели на протяжении всей длины контактного рельса остаются практически неизменными.

Схема крепления контактного рельса в метрополитенах России

Достоинства применения контактного рельса

Есть множество сценариев использования контактных рельс для питания подвижных составов, начиная от поездов метро и заканчивая городским трамваем. В каждом конкретном случае проявляются те или иные сложности, по этому о достоинствах и недостатках такого способа передачи электроэнергии мы будем говорить с позиции применения в отечественном метрополитене.

Главной сложностью перед применением в метро классической контактной сети, организация которой хорошо отработана на большой железной дороге, стала борьба буквально за каждый кубический сантиметр пространства в тоннеле. Здесь и проявилось главное достоинство контактного рельса — такая технология не требует много места и габариты тоннелей остаются минимальными, ведь контактный рельс занимает свободное пространство, которое невозможно занять чем-то другим, и невозможно ликвидировать.

Контактный рельс в тоннеле метро в изоляционном кожухе

Так как такая технология электропередачи не предполагает, в отличие от провода, движущихся частей, а также состоит из значительно меньшего количества элементов, если опять же сравнивать с контактной сетью, а значит и общая надежность оборудования будет выше, соответственно обслуживание будет упрощено, а ремонт удешевлен. Сплошная выгода, и почему железнодорожники не перешли на контактный рельс?*

Следующий плюс вытекает из физических свойств материалов. В метро используются рельсы изготовленные из низкоуглеродистой стали, и хоть ее положительные электрические качества заметно отстают от таковых, как например у меди, но за счет большого сечения контактного рельса, доходящего до 6600 квадратных миллиметров, его электрическое сопротивление значительно ниже, чем в контактном проводе. Отсюда, в сумме, контактный рельс обладает лучшими токопроводящими свойствами, а учитывая большую площадь пятна контакта рельса и токоприемника, и также постоянство этого контакта, возникновение электрической дуги и искрения исключено, а значит подвижной состав будет получать стабильное электропитание.