Расчёт метро: методики и нормативы¶

Расчёт метро — совокупность инженерных, градостроительных и экономических методов определения параметров метрополитена: трассировки линий, глубины заложения, пропускной способности, размеров станций и подвижного состава. Расчёты выполняются на стадиях обоснования инвестиций, проектирования и реконструкции и опираются на данные о пассажиропотоках, гидрогеологии, стоимости строительства и действующих нормативах.

¶Исходные данные

Основой любого расчёта служит прогноз пассажиропотоков. Определяются:

• суточный пассажиропоток станции и линии;
• час пик — расчётный период, на который проектируются провозная способность и размеры вестибюлей;
• распределение поездок по направлениям и пересадочным узлам;
• коэффициент неравномерности — отношение максимальной нагрузки к средней.

Прогнозы строятся на данных транспортных обследований, моделей транспортного спроса и статистики о населении, занятости и застройке. Ошибка прогноза ведёт либо к дефициту провозной способности, либо к избыточным затратам.

¶Расчёт провозной способности

Провозная способность линии определяется как произведение числа вагонов в составе, вместимости вагона и частоты движения:

N = n × V × T / t,

где n — число вагонов, V — вместимость вагона, T — расчётный период, t — интервал между поездами. Минимальный интервал ограничен системой сигнализации и временем стоянки на станции. При интервале 90 секунд и восьмивагонном составе линия обеспечивает порядка 40–50 тысяч пассажиров в час в одном направлении.

Вместимость вагона различают номинальную (при нормативной плотности) и предельную. Для отечественных вагонов типов 81-717 и «Москва» номинальная вместимость составляет около 300 человек при плотности 8–10 человек на квадратный метр свободного пола.

¶Трассировка и глубина заложения

Трассировка линии выбирается исходя из:

• совпадения с главными пассажирообразующими направлениями;
• возможности устройства пересадок;
• инженерно-геологических условий;
• сохранности исторической застройки.

Глубина заложения станций зависит от рельефа, гидрогеологии и городской застройки. Мелкое заложение (до 20 м) дешевле и удобнее для пассажиров, но требует вскрытия городских улиц. Глубокое заложение (30–80 м и более) применяется в плотной застройке и сложных грунтах; строительство ведётся щитовым способом или горным способом с замораживанием грунтов.

¶Расчёт станций и вестибюлей

Размеры платформы определяются длиной состава и расчётным числом пассажиров на станции в час пик. Длина платформы принимается с запасом на перспективное удлинение составов. Ширина платформы рассчитывается по нормативной плотности пребывающих пассажиров.

Число эскалаторов и ширина лестниц определяются по пропускной способности: один эскалатор пропускает примерно 8–10 тысяч человек в час. Для пересадочных узлов учитывается суммарный поток с учётом взаимных пересадок. Вестибюли проектируются с учётом входа, выхода и распределения потоков, чтобы избежать встречных пересечений.

¶Экономические расчёты

Стоимость строительства метрополитена рассчитывается по укрупнённым нормативам и сметам и зависит от:

• способа строительства (открытый, щитовой, горный);
• глубины заложения;
• длины перегонов и числа станций;
• сложности пересадок и обделки тоннелей.

Сопоставляются капитальные затраты и эксплуатационные расходы, оценивается срок окупаемости. В мировой практике стоимость одного километра линии глубокого заложения измеряется десятками миллиардов рублей, что делает точность расчёта критичной для бюджета.

¶Нормативная база в России

В России расчёты ведутся по сводам правил и ГОСТам, среди которых:

• СП 120.13330 «Метрополитены»;
• нормативы по проектированию тоннелей и станций;
• санитарные требования к микроклимату, вентиляции и освещению.

Отдельно нормируются пожарная безопасность, эвакуация пассажиров, вентиляция тоннелей и защита от шума и вибраций.

¶Программные средства

Для расчётов применяются:

• транспортные модели (например, четырёхступенчатые модели спроса);
• системы автоматизированного проектирования для трассировки и планов станций;
• гидрогеологические и геотехнические расчёты (метод конечных элементов);
• имитационные модели пассажиропотоков внутри станций.

Совместное использование этих инструментов позволяет проверить проект на устойчивость к пиковым нагрузкам и аварийным ситуациям.

¶Особенности расчёта пересадок

Пересадочные узлы — наиболее сложный объект расчёта. Учитываются:

• время перехода между платформами;
• пропускная способность коридоров и лестниц;
• распределение потоков по направлениям;
• возможность разделения потоков по времени или уровню.

Ошибки в расчёте пересадок приводят к скоплению пассажиров и снижению пропускной способности всей линии.

¶Значение

Точность расчёта метро определяет как комфорт пассажиров, так и эффективность бюджетных вложений. Методики постоянно уточняются с учётом новых материалов, технологий проходки и цифровых моделей транспортного спроса.

Источники: СП 120.13330 «Метрополитены», техническая литература по проектированию метрополитенов, материалы транспортного планирования.