Затраты времени на пересадку не определяются расстоянием по горизонтали и вертикали между точками высадки из первого поезда и посадки во второй. Оно целиком определяется планировочной композицией пересадочного узла, которая должна решаться в интересах экономии времени пересаживающихся пассажиров. Различают узлы пересечения двух или нескольких линий СРТ (X- или Ж-образные) и примыкания одной линии к другой (Т- или У-образные).
Движение поездов в узлах может быть организовано автономное, т.е. раздельное по каждой линии, или маршрутизированное, т.е. с переходом поездов в узле с одной линии поочередно на две или несколько других. В последнем случае уменьшается число пассажиров, пересаживающихся в узле, но увеличивается время ожидания поезда "нужного" направления на станции отправления. Маршрутизация движения поездов, характерная для старых линий лондонского и берлинского метрополитенов, неудобна в эксплуатации из-за трудности сбалансирования частоты движения поездов с пассажиропотоками, возникающими на отдельных участках сети, и ненадежна, ибо нарушение графика на одной из ветвей влечет за собой дезорганизацию движения по всей сети. Поэтому при сооружении новых метрополитенов, в том числе и в городах СССР, от маршрутизации отказались, а строят, как правило, автономные линии с пересадочными станциями на их пересечениях, допуская в отдельных случаях разветвление таких линий на периферии города. При наличии удобных (компактных) пересадочных узлов затраты времени на пересадку не превышают, а могут быть меньше, чем на ожидание "нужного" поезда при маршрутизации движения.
Пути (тоннели) проходящих через узел линий должны пересекаться в разных уровнях — это непременное условие гарантии полной безопасности движения. Каждая из линий имеет в узле свою "элементарную станцию", т.е. пассажирскую платформу с путями двух направлений. Располагаться эти платформы могут в разных уровнях, в одном уровне, параллельно или под разными углами друг к другу.
Формулируя требования к пересадочным узлам, можно выделить четыре основных типа их планировочного решения с соответствующей оценкой их функциональных качеств: "Правильная планировка пересадочных узлов - один из важнейших факторов при проектировании линий метрополитена. С транспортной точки зрения планировка должна удовлетворять следующим требованиям: путь, который необходимо проделать пассажиру, должен быть легким, удобным и коротким; пассажиры должны иметь возможность равномерно распределяться вдоль поездов . . . Имеются четыре типа пересадочных узлов: совмещенные; башенные, с Т-образным и Г-образным расположением станционных платформ (рис. 62). Из них только два первых типа удовлетворяют перечисленным требованиям" [75] .
В совмещенном узле станционные платформы, обслуживающие две линии, расположены параллельно, рядом друг с другом в одном уровне (Площадь Ногина, Каширская в Москве, Технологический институт в Ленинграде и др.) или друг над другом (станция Т-Централен в Стокгольме и др.). В узлах этого типа к каждой из платформы подводятся пути соответствующих направлений двух линий таким образом, чтобы для большинства пассажиров путь пересадки сводился к переходу поперек платформы, а для остальных — к переходу с одной платформы на другую по коротким лестницам и коридору, развязанному в разных уровнях с пересекаемыми рельсовыми путями.
Интересно решен комплекс из трех пересадочных узлов этого типа на двух пересекающихся линиях метрополитена в центре Стокгольма (рис. 63). Линии со стороны Веллингбю и Ропста сходятся на первой узловой станции Т-Централен, проходят через узловые станции Гамла- стан и Слюссен, за которой расходятся в направлениях на Фарста и Норсборг. Все три узла имеют по две островные платформы, к каждой из которых подведены пути двух линий таким образом, что на средней и южной станциях Гамластан и Слюссен к платформам подходят поезда попутных направлений (как на станции Площадь Ногина в Москве), а к платформам станции Т-Централен — поезда взаимно противоположных направлений. Таким образом,простейшие пересадки поперек платформы возможны: на станции Т-Централен в направлениях Веллингбю — Ропста (северо-запад — северо-восток) и обратно, а на станциях Гамла-стан и Слюссен в направлениях Веллингбю — Норсборг и Ропста — Фарста (север — юг) и обратно. На станции Слюссен пересадка в направлениях Фарста — Норсборг (юго-восток — юго-запад) и обратно возможна с переходом с одной платформы на другую. Дополнительные затраты на сооружение сложных пересечений путевых тоннелей в разных уровнях окупаются достигнутым здесь высоким уровнем комфорта пересадок с максимальной экономией времени и сил пассажиров [78].
Рис. 62. Основные планировочные схемы узлов пересадочных станций метрополитена
а - с параллельно расположенными платформами (совмещенная) в одном уровне; б - то же, в двух уровнях; в - "башенного типа" (по схеме "креста"); г - с совмещением торцов (Г-образная); д - с совмещением торца одной и середины другой станции (Т-образная) планировка; I, II - линии метрополитена
Рис. 63. СТОКГОЛЬМ. Схема подводки путей двух линий метрополитена к последовательно расположенным узлам совмещенного типа с обеспечением пересадки поперек платформы для преобладающих потоков пассажиров
Рис. 64. Архитектурно-конструктивные поперечные разрезы совмещенных пересадочных станций метрополитена
а - четырех путная пятисводчатая глубокого заложения (проектный вариант); б - четырехпутная двухъярусная глубокого заложения (проектный вариант); в - трехпутная трехпролетная мелкого заложения
В узле башенного типа станции двух линий располагаются по схеме креста непосредственно одна над другой; пересадка происходит по короткому лестничному или эскалаторному ходу, размещенному в месте пересечения, либо в пределах основных габаритов станции (узел Невский проспект — Гостиный двор в Ленинграде), либо вынесенному за пределы их габаритов (узел Белорусская в Москве).
Варианты поперечных разрезов, пересадочных .узлов метрополитена, совмещенных в одном архитектурно-конструктивном объеме, показаны на рис. 64.
В узлах с Т- или Г-образным расположением станции начало пересадочного пути на одной или обеих станциях смещено из середины платформы к ее торцу, а пересадка происходит по более или менее длинным коридорам с лестницами и эскалаторами, нередко с преодолением "потерянных" подъемов (узлы Кировская — Тургеневская, Октябрьская, Площадь Восстания и др. в Москве).
Пересадочные станции Пушкинская, Горьковская и (строящаяся) Чеховская в узле пересечения трех линий московского метрополитена (рис. 65,а) расположены по схеме треугольника. Здесь торцы станции попарно соединены эскалаторами главных подъемов с тремя вестибюлями входа и выхода на улицы; пути пересадки примыкают к средней части каждой из станций, чем достигаются разобщение людских потоков по направлениям и их равномерное распределение по длине платформ. Станция Горьковская, входящая в состав узла, была построена на перегоне действующей линии без устройства временных обходных тоннелей и без перерыва нормального движения поездов (рис. 66, б), что является выдающимся достижением не только отечественного, но и мирового метростроения [13].
Важно, чтобы принцип компактности пересадочного узла соблюдался не только в плане, но и по вертикали, с минимальной высотой преодолеваемых подъемов и спусков. Пересадки между линиями со значительной разницей по глубине заложения неудобны, обременительны и отнимают чрезмерно много времени (например, Комсомольская, Парк культуры им. Горького в Москве).
По натурным наблюдениям в пересадочных узлах московского и ленинградского метрополитенов фактические затраты на пересадку составляют (без времени ожидания второго поезда): в узлах совмещенного типа поперек платформы - менее 0,5 мин; то же, между платформами - 1-1,5 мин; в узлах Г- и Т-образных между станциями мелкого заложения — 3 мин; то же, между станциями глубокого заложения — 1,5—4 мин; (в среднем — 3 мин); то же, между станцией мелкого и станцией глубокого заложения — 4,5—5 мин.
Пассажиры московского метрополитена при каждой пересадке тратят в среднем 3 мин на преодоление расстояния между первым и вторым поездом. При скорости сообщения метрополитена V = 40 км/ч за это время можно было бы проехать расстояние около 2 км.
В лучших пересадочных узлах совмещенного типа (Площадь Ногина в Москве, Технологический институт в Ленинграде) основная масса пассажиров тратит на пересадку менее полминуты, а с ожиданием второго поезда в среднем 1,2—1,5 мин, т.е. потери времени сведены здесь к минимуму.
Пересадочные узлы с преодолением большой разницы высот (между станциями мелкого и глубокого заложения) являются исключениями в практике метростроения. Их сооружение вызывается либо сложностью градостроительной ситуации, либо неучетом при проектировании первоочередной линии возможности появления пересадочного узла в будущем.
Рис. 65. Формирование узлов пересадки
а - планировка узла пересадки на пересечении трех линий метрополитена (станции Горьковская, Пушкинская, Чеховская в Москве); б - схема сооружения новой станции Горьковская на действующей линии глубокого заложения в месте формирования пересадочного узла; 1 - существующие перегонные тоннели; 2 - средний станционный тоннель; 3 - бетонные опорные массивы, возведенные вдоль перегонных тоннелей; 4 - опирающиеся на них своды боковых станционных тоннелей; 5 - разобранные части перегонных тоннелей
Необходимость сведения к минимуму разности высот, преодолеваемой в пересадочных узлах, диктуется и тем обстоятельством, что в силу крутизны наклона эскалаторов 1:2 (лестниц до 1:1,3) каждому 1 м по вертикали соответствует проекция не менее 2 м по горизонтали, что иллюстрируется схемой узла из двух станций глубокого и одной мелкого заложения (рис. 66). Несмотря на компактность узла в плане, здесь пересадочные коммуникации, соединяющие станцию мелкого заложения со станциями глубокого заложения, растянуты из-за значительной длины эскалаторов.
Требование обеспечения наименьшей затраты времени пассажирами на пересадки закреплено в действующих нормах проектирования метрополитенов [8]; оно сводится к требованию компактности планировочно-пространственных решений пересадочных узлов в плане и по вертикали.
При оценке и выборе варианта решения пересадочного узла затраты времени на пересадку являются важнейшим критерием. Эти затраты целесообразно определять по фактической длине преодолеваемого пути по горизонтали, включая горизонтальные проекции эскалаторов и лестниц, полагая, что скорость ленты эскалатора по горизонтали 0,9- 0,95 м почти равна скорости непереуплотненного потока пешеходов в закрытых переходах (около 1 м/с=3,6 км/ч). Основываясь на этом допущении, можно считать, что затраты времени на пересадку пропорциональны общей длине в плане всех коридоров, эскалаторов и лестниц пересадочного пути.
Рис. 66. Анализ компактности пространственного решения узла пересадки между станциями мелкого и глубокого заложения
1 - расстояния между центрами станций (А-В-С) по воздушной прямой (в плане); 2 - действительный путь пересаживающихся пассажиров - горизонтальные участки и короткие лестницы; 3 - тоже, эскалаторы
Если принять за эталон оптимального решения узла затрату времени на пересадку 30 с (длину пути 30 м) в узле совмещенного типа, то на этой основе можно объективно оценивать сравнительную степень дискомфорта любого проектного варианта (или реальной ситуации) по затратам времени. Иными словами, коэффициент дискомфорта оцениваемого варианта пересадочного узла по затратам времени равен одной тридцатой суммарной длины всех участков пути по горизонтали:
Он показывает, во сколько раз длина пути и затраты времени, предусмотренные оцениваемым вариантом, больше, чем в совмещенном узле-эталоне, конечно предполагая их достаточную пропускную способность. Ниже даны диапазоны значений
для некоторых пересадочных узлов московского (М) и ленинградского (Л) метрополитенов.
Значения
Пересадочные узлы
1—1,2 Пл. Ногина (М), Технологический институт (Л)
3,5-5 Пл. Восстания, Маяковская (Л), Октябрьская, Белорусская, Курская (М), Невский проспект, Гостиный двор (Л)
7-10 Павелецкая, Парк культуры, Комсомольская (М)
Показатели пропускной способности участков пути пассажиров.
По уровню значений Кдиск трем группам узлов соответствуют качественные оценки "хороших", "приемлемых" и "неудовлетворительных" планировочных решений.
Возможна (и целесообразна) дополнительная сравнительная оценка проектных решений пересадочных узлов по суммарной высоте преодолеваемых подъемов и спусков с выделением высоты эскалаторов и лестниц, а также "потерянных" подъемов по разности суммарной высоты и разности высотных отметок станционных платформ.
Выше было оговорено, что все затраты времени пассажиров на вход, выход и пересадки в пределах станций и узлов СРТ определялись для нормальных условий нестесненного движения пешеходов со скоростью примерно 3,6 км/ч. На деле затраты времени пешеходов зависят также от соответствия пропускной способности пешеходных коридоров, эскалаторов, лестниц и т.д. реально возникающим людским потокам. На многих станциях метрополитена потоки пассажиров, особенно в часы пик, по мощности превышают пропускную способность переходов настолько, что местами образуются заторы в виде сплошной толпы, передвигающейся с ничтожной скоростью, что приводит к большим потерям времени пассажиров. Иногда такая ситуация носит временной характер и может быть преодолена в процессе дальнейшего развития сети СРТ, по мере постройки новых линий, станций и пересадочных узлов, а также дополнительных входов и выходов на существующих станциях.
Вместе с тем действующими нормами проектирования метрополитенов [38] предусмотрена необходимость обеспечить пропускную способность всех участков передвижения пассажиров на станциях и в пересадочных узлах, рассчитанную на величину максимального 15-минутного пассажирского потока в пределах часа пик с учетом приведенных в табл. 22 значений пропускной способности участков.
Величину 15-минутного максимума рекомендуется определять с применением коэффициента 1,4 к расчетному часовому пиковому потоку для конечных станций и станций, расположенных в крупных городских узлах, и 1,2 для остальных станций, для пересадочных узлов от 1,2 до 1,4. В нормах закреплено также требование, чтобы число параллельных лент эскалаторов на одном подъеме определялось по условию обеспечения беспрепятственного пропуска пиковых потоков пассажиров в обоих направлениях при бездействии одной из лент, остановленной на ремонт.
В настоящее время уже на стадии проектирования первоочередных линий расположенные на них будущие узлы пересадки разрабатывают в полном объеме, а при строительстве возводят части конструкций входящих в их состав будущих станций. Совмещенный пересадочный узел Каширская в Москве был построен в полном объеме в виде четырехпутной станции с двумя платформами, хотя к строительству второй линии, входящей в узел, приступили 10 лет спустя. В Ленинграде при сооружении станции Невский пр. были сооружены примыкающие к ней части станции Гостиный двор, возведенной позднее и составляющей с ней пересадочный узел. Эти примеры не единичны в современной практике метростроения.