高一(19)班《徐州地铁的建设规划原因及对城市再分布的影响》
地铁是铁路运输的一种形式,指在地下运行为主的城市轨道交通系统,即“地下铁道”或“地下铁”(Subway、tube、underground)的简称;许多此类系统为了配合修筑的环境,并考量建造及营运成本,可能会在城市中心以外地区转成地面或高架路段。地铁是涵盖了城市地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统(Metro),中国台湾地铁称之为“捷运”(Rapid transit)。
除了地下铁以外,也包括高架铁路(Elevated railway)或路面上铺设的铁路。因此,地铁是路权专有的、无平交,这也是地铁区别于轻轨交通系统的根本性的标志。世界上最早的(也是第一条)地铁是英国伦敦的大都会地铁,始建于1863年。
1860年,在伦敦帕丁顿(Paddington)的法灵顿(Farringdon)街和毕晓普(Bishop)路之间建造的第一条长6公里的地铁开工,采用开挖回填的方法建造。
1863年1月10日全线通车,这就是世界上首条地下铁路系统——伦敦大都会铁路(Metropolitan Railway),运行第一年就载运了950万名旅客。由于当时电力尚未普及,所以此地下铁路须用蒸汽机车牵引,又因机车释放出的废气对人体有害,所以当时的设计师脑洞大开,隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。
1866年伦敦市利用格雷特黑德(J. H. Greathead)研制的隧道盾钻挖凿“管式”路线。隧道开得很深,以避免与建筑物基础或市政管道冲突和影响街道交通。原计画用缆索操作,后改用电力牵引。
1870年,伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁,在伦敦塔附近越过泰晤士河,但这条铁路并不算成功,在营运数个月後便因新通车的伦敦塔桥取代了大部分的旅客运量而废线。现存最早的钻挖式地铁则在1890年开通,亦位于伦敦,连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者计划使用类似缆车的推动方法,但最後用了电力机车,使其成为第一条电动地铁,同时早期在伦敦市内开通的地铁在1906年全数电气化。就英国其他城市而言,英国利物浦市于1886年亦开通穿越市中心并跨越默西河的地下铁路,并于1903年早于伦敦地铁率先实现了电气化,是世界上第一条实现电气化的地下铁路,但该地下铁路现今在行政和运营管理上尚未独立成城市地铁而仍属于英国国家铁路网的默西塞德郡通勤铁路。
1890年,第一条4.8公里的电气地铁开始运转。1900年伦敦开始建造更多的管式地铁,并对开挖回填式线路进行电气化改造。在第一及第二次世界大战期间,地铁车站发挥了防空掩蔽所的作用。其他许多城市都效法伦敦的榜样。苏格兰城市格拉斯哥则于1896年年底开通地铁。
1896年,当时奥匈帝国的布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁,共有5公里,11站,现今仍在使用。由于采用钢梁平板顶,因而位置较浅,节省了大量资金。
1898年巴黎开始建造一条长10公里的地铁,1900年法国的巴黎地铁开通,由于边温尼埃(Fulgence Bienvenue)工程师对开挖回填法的改进,加快了建设速度。新法是沿着线路按间隔开挖竖井,再从竖井下两侧开凿隧洞,洞内用砖砌筑基础以支承紧贴路面的木模板。这种建造顶拱的方法对地面交通干扰较少。巴黎地铁最初的法文名字是Chemin de Fer Métropolitain(法文直译意指“大都会铁路”,是从“Metropolitan Railway”直接译过去的,後来缩短成“métro”,所以很多城市轨道系统都称metro。俄罗斯的地铁也顺理成章,只是改用了西里尔字母,称为Метро。
1895至1897年波士顿建成美国第一条地铁,长2.4公里。起初用有轨电车及无轨电车,后改为电气火车。1904年10月27日,当时世界最大的地铁系统在纽约市通车。1913年,位于南美洲的布宜诺斯艾利斯地铁建成通车。1930年代,莫斯科建立了地铁系统。1954年,加拿大多伦多市地铁通车。
1960年代在蒙特娄采用巴黎型轮胎车建筑了第二个地铁系统。亚洲的日本的东京、京都、大阪、名古屋等地先后于1927、1931、1933和1957年陆续建成地铁。
1965年7月1日,北京地铁一期工程正式开工,这是中国第一条地铁线路。1969年10月1日完工并运营,1969年11月,因路线供电方式有缺陷,发生大火(无人员伤亡)。路线改造後1971年1月15日继续运营。
1976年,美国旧金山海湾区建成采用全自动操纵的第一条高速地下铁道。同年,具有自动控制系统的华盛顿特区地铁正式开放。带有空调设备的轻型铝车厢由于设计铁轨和车厢支承系统而更加平稳、迅速地运行,建筑美观和乘客安全等因素统一的地下车站也是现代列车和地铁建筑的特色。
1990年初,上海地铁开始兴建,到1993年开通第一条路线,截至2017年已经成为世界上规模最大的地铁网路。
优点
节省土地:由于一般大都市的市区地皮价值高昂,将铁路建于地底,可以节省地面空间,令地面地皮可以作其他用途。
减少噪音:铁路建于地底,可以减少地面的噪音。
减少干扰:由于地铁的行驶路线不与其他运输系统(如地面道路)重叠、交叉,因此行车受到的 交通干扰较少,可节省大量通勤时间。
节约能源:在全球暖化问题下,地铁是最佳大众交通运输工具。由于地铁行车速度稳定,大量节省通勤时间,使民众乐于搭乘,也取代了许多开车所消耗的能源。
减少污染:一般的汽车使用汽油或石油作为能源,而地铁使用电能,没有尾气的排放,不会污染环境。
其他优点:
地铁与城市中其他交通工具相比,除了能避免城市地面拥挤和充分利用空间外,还有很多优点。
1. 运量大。地铁的运输能力要比地面公共汽车大7~10倍,是任何城市交通工具所不能比拟的。
2. 准时,正点率一般比公交高。
3. 速度快,地铁列车在地下隧道内风驰电掣地行进,行驶的最高时速普遍80公里,可超过100公里甚至有的达到了120公里。 [6]
地铁缺点
建造成本高:地铁工程路线长,影响范围广,通常需要对路线沿线的建构筑物、管线、道路进行拆迁、改造、保护等措施,工程以外的费用比较大。地铁工程多为地底,由于要钻挖地底,地底建造成本比建于地面高。
前期时间长:兴建地铁的前期时间较长,由于需要规划和政府审批,甚至还需要试验。从开始酝酿到付诸行动破土动工需要非常长的时间,短则几年,长则十几年也是有可能的。
部分灾害抵御能力弱:虽然地铁对于雪灾和冰雹的抵御能力较强。但是对地震、水灾、火灾和恐怖主义等抵御能力很弱。由于地铁的构造,而导致极易因为这些因素发生悲剧。为此自地铁出现以来,工程师们就不断持续研究如何提高地铁的安全性。 [7]
具体缺点如下:
1、地震
可以导致行进中的车辆出轨,因此地铁都设计有遇到地震立即停驶的功能。为防止地铁地道坍塌,处于地震地带的地铁结构必须特别坚固。
2、水灾
由于地铁内的系统低于地平线,而导致地上的雨水容易灌入地铁内的设施。因此地铁在设计时不得不规划充分的防水排水设施,即使如此也可能发生地铁站淹水事件。为此在发生暴雨之时,地铁车站入口的防潮板和路线上的防水闸门都要关闭。一个知名的例子是台北捷运在纳莉台风侵袭时曾经发生淹水事件,还有北京地铁一号线因暴雨积水关闭了数小时。
3、火灾
在以前,人们不太重视地铁站内的防火设施,车站内一旦发生火灾,瞬间就会充满烟雾,而引发严重的灾祸1987年11月18日,英国伦敦地铁King's Cross站发生火灾,导致31人死亡。产生火灾的原因之一是因为伦敦地铁内采用了大量木质建筑。因此,日本地铁部门规定在地铁站内禁烟来避免火灾。
2003年2月28日,韩国大邱广域市的地铁车站因为人为纵火而产生火灾,13辆车辆被烧毁,192人死亡,148人受伤。这次火灾产生如此严重死伤的原因除了车辆内部装潢采用可燃材料之外,车站区域内排烟设施不完善也是重要因素,加上车辆材质燃烧时产生了大量的一氧化碳等有害物质,而导致不少人中毒死亡。 [8]
地铁主要功能
客运:绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤的乘客,而在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。通常,城市轨道交通系统是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法。地铁在许多城市交通中已担负起主要的乘客运输任务,莫斯科地铁是世界上最繁忙的地铁之一,800万莫斯科市民平均每天每人要乘一次地铁,地铁担负了该市客运总量的44%。东京地铁的营运里程和客运量与莫斯科地铁十分接近。巴黎地铁的日客运量已经超过1000万人次。纽约的地铁营运路线总长居世界第五,日客运总量已达到2000万人次,占该市各种交通工具运量的60%。香港地铁总长虽然只有43.2公里,但它的日客运量高达220万人次,最高时达到280万人次。
货运:美国的芝加哥曾有用来运载货物的地下铁路;英国伦敦亦有专门运载邮件的地下铁路。但两条铁路已先後在1959年及2003年停用。 [9]
人防:在战争(如第二次世界大战)时,地下铁路亦会被用作工厂或防空洞。不少国家(如韩国)的地铁系统,在设计时都有把战争可能计算在设计内,所以无论是铁路的深度、人群控制方面,都同时兼顾日常交通及国防的需要。
避寒:有些地方的地下铁路建筑在地下为的不单是避开地面的繁忙交通及房屋,还有为避免铁路系统受到户外的恶劣天气的破坏,负面教材有莫斯科地铁地面线4号及L1号线,受到极端寒冷天气的肆虐导致维修费用已经远远高过地下线的建造及维修费用。
摆设:城市轨道交通系统亦被用作展示国家在经济、社会以及技术上高人一等的指标。例如前苏联的地下铁路系统便以车站装饰华丽出名,而朝鲜首都平壤的地下铁路系统亦有堂皇的装饰。 [10]
地铁组成构件
隧道:很多地下铁路行走的隧道,都比在主要干线上的为小;所以一般而言地下铁路的列车体积一般比较小。有时隧道甚至能影响列车的形状设计,例如伦敦地铁的部分列车便是。
动力:大部分的城市轨道系统都是使用动力分布式(即动车组列车),而不使用动力集中式。如果使用动力集中式,经常会用推拉运作。
系统:部分较为先进的系统已开始引入列车自动操作系统。伦敦、巴黎、新加坡、广州、中国台湾和香港等地车长都毋需控制列车。更先进的轨道交通系统能够做到无人操控。例如世界上最长的自动化LRT(light rapid transit system)系统—温哥华Skytrain,整个LRT所有的车站及列车均为「无人管理」。广州地铁APM线与上海轨道交通10号线均为无人驾驶,司机仅仅进行监控。
车辆:最初的城市轨道系统车辆是木制的,後来改为钢制以减少一旦发生火灾造成的危险。自1953年开通的多伦多的地下铁路,车辆开始再改良为铝制,有效减少维修成本和重量。