образец проекта Челябинский метрополитен

Комитет по делам образования города Челябинска

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ГИМНАЗИЯ № 10 г. ЧЕЛЯБИНСКА»

Проектная работа

«Челябинский метрополитен»

Тип проекта: практико-ориентированный

Выполнила:

Зенкина

Анна Алексеевна,

ученица 10-а класса

Руководитель проекта: Егорова

Татьяна Витальевна

Челябинск, 2024г.

Содержание

Введение

Метрополитен важнейший вид общественного транспорта крупных городов. Метро обеспечивает разгрузку дорожной сети, транспортную доступность, экологическую безопасность. Проектирование линий метрополитена процесс многогранный, он охватывает большое количество параметров от геодезии и гидрографии до экономики. Удобство использования метро основными потребителями - людьми напрямую зависит от расположения линий и станций метрополитена. Поэтому проектирование их расположения очень важный аспект в рамках разработки генерального плана метрополитена города их изучение и развитие - актуально.

Цель работы: создать проект схемы линий метрополитена для города Челябинск.

Задачи:

1.                 Ознакомиться с историей метрополитена.

2.                 Осуществить обзор принципов проектирования метрополитена.

3.                 Собрать и проанализировать данные ГИС о загруженности дорог в городе Челябинск.

4.                 Создать проект схемы линий метрополитена для города Челябинск.

Работа состоит из введения, основной части, заключения и списка использованной литературы.

Продукт проекта: схема линий метрополитена для города Челябинск.

I. Основная часть

I.1. История создания метро

Метрополитен является одним из важнейших средств общественного транспорта в крупных городах по всему миру. Оно позволяет перевезти большое количество пассажиров в минимальные сроки, предлагает надежность и безопасность, освобождает улицы от автомобилей и вредных выбросов [5].

Кроме сокращения проблем с транспортом, метро способствует социально-экономическому развитию города, привлекая инвестиции в сооружение станций, развитие инфраструктуры вокруг метро, создание рабочих мест. Метрополитены часто являются объектами городского гордыни и туристической привлекательности, достопримечательностями, которые предлагают пассажирам и посетителям возможность ознакомиться с архитектурой и историей города [5].

История создания метро началась в Лондоне. В 1863 году была запущена пeрвaя линия метро, длинa кoтoрoй сoстaвилa 3,6 килoмeтрoв а ее путь включал семь станций. Такое расстояние поезд мог преодолеть за полчаса. Внaчaлe поезд работал нa пaрoвoй тягe. Oднaкo в 1890 гoдy линию зaмeнили нa элeктричeскyю [5].

Идeя стрoитeльствa пoдзeмнoгo трaнспoртa пoявилaсь нe случайно. Так, внaчaлe житeли Лoндoнa пoльзoвaлись гужевым трaнспoртoм. Oднaкo в дeвятнaдцaтoм стoлeтии стaлo oчeвиднo, чтo людям oчeнь тeснo пeрeдвигaться тaким спoсoбoм [5].

Планировалось, что первая линия подземного транспорта смoжeт обеспечить доступ к центру гoрoдa и eгo деловым рaйoнaм. Пoстeпeннo шлo aктивнoe рaзвитиe сeти жeлeзных дoрoг. В стoлицy стaлo приeзжaть нaмнoгo бoльшe людeй. Им был нeoбхoдим быстрый трaнспoрт, чтoбы eздить нa рaбoтy и oбрaтнo.

Первые линии метрополитена в России были построены в Москве. Московский метрополитен считается oдним из сaмых крaсивых в мирe.

Идея о запуске в Москве подземной железной дороги появилась на полвека раньше, чем проект стали воплощать в жизнь. С 1875 по 1930 год было представлено как минимум пять проектов строительства метрополитена. Но к работам приступили лишь в начале 1930-х годов, когда стало совершенно очевидно, что общественный транспорт (представленный в основном трамваями) не справлялся с пассажирскими перевозками. После пробки 6 января 1931 года, когда в городе на день встал весь транспорт — от трамваев до извозчиков, в Москве началось строительство метро [4].

Строительство проходило под девизом «Создадим дворец для народа!», поэтому архитектура подземки отличалась монументальностью и торжественностью. Станции «Площадь Революции», «Маяковская», «Театральная» можно назвать шедеврами архитектурной мысли [4].

В мировом масштабе развитие метро идет постоянно. На сегодняшний день в мире более 180 городов имеют метро, и эта система транспорта стала неотъемлемой частью инфраструктуры крупных городских агломераций. Для некоторых городов метро стало символом их развития и прогресса [4].

I.2. Проектирование метрополитена

Формирование транспортной сети современного города связано с его историческим развитием. В зависимости от конфигурации различают четыре схемы городской транспортной сети: радиальную, радиально-кольцевую, прямоугольную и произвольную [7].

Радиальная схема (Приложение А(а)) характерна для старых городов, развитие которых начиналось в местах пересечения важных торговых путей. Эта схема обеспечивает кратчайшую связь периферии с центром города, но затрудняет сообщение отдаленных районов между собой. Чаще всего связь между этими районами происходит через центральное ядро города, перегружая потоками насыщенный транспортом центр [7].

Радиально-кольцевая схема (Приложение А(б)) обеспечивает удобную связь отдаленных районов города с центром по радиальным направлениям и между собой по круговым направлениям. Однако, независимо от этого радиальные направления более насыщены пассажирскими потоками по сравнению с круговыми, что приводит к перенасыщению транспортом центра города [7].

Прямоугольная схема (Приложение А(в)) характерна для современных городов с плановым развитием. Особенности этой схемы — в отсутствии строго выраженного центра города и равномерном распределении пассажирских потоков по всем районам города [7].

Произвольная схема (Приложение А(г)), характерная для некоторых старых европейских и азиатских городов, сохраняет хаотичную средневековую планировку. Подобная схема отличается достаточно сложными транспортными связями между районами [7].

Сеть линий метрополитена в городах России и ряда других стран построена по принципу независимого движения поездов по каждой линии и возможности следования пассажиров на метрополитене из одной точки города в другую, как правило, с одной пересадкой. Кроме удобства для большей части пассажиров, этот подход создает полную безопасность эксплуатации метрополитена. При автономном движении поездов в местах пересечения линий сооружают станции, расположенные в разных уровнях и имеющие устройства, обеспечивающие пересадку пассажиров с одной линии на другую [7].

При разработке генеральной схемы линий метрополитена учитывают:

·                   рельеф местности (топография);

·                   гидрографическая сеть;

·                   геологические и гидрогеологические условия;

·                   застройку районов города;

·                   плотность населения;

·                   размеры пассажиропотоков на всех видах транспорта;

·                   схемы линий для всех видов городского пассажирского транспорта;

·                   расположение пассажирообразующих мест (вокзалов, крупных торговых и промышленных предприятий, культурно-общественных центров) [6].

Проблема строительства метрополитена возникает, как правило, в крупнейших городах с населением более 1 млн. жителей, где наземные виды транспорта не в состоянии осваивать мощные потоки пассажиров [6].

Для таких городов на основе генерального плана и комплексной транспортной схемы города разрабатывают генеральную схему линий метрополитена [6].

Генеральная схема линий метрополитена представляет план развития сети метрополитена в том или ином городе. В генеральной схеме предусмотрены направления, протяженность и очередность строительства линий, места расположения станций, электродепо, пересадочных узлов между станциями метрополитена. Для линий, возводимых на небольшой глубине, резервируют техническую зону шириной не менее 40 м для упорядочения строительства здесь наземных и подземных городских сооружений и прокладки инженерных коммуникаций [6].

Линии метрополитена, как правило, намечают по направлениям наибольших пассажирских потоков и, обычно, — по направлениям основных городских магистралей [6].

После обоснования направления линии метрополитена на плане города, размещают станции. Расстояние между станциями принимают не менее 800 м, что позволяет обеспечить достаточно высокую скорость движения поездов. Например, в Москве, при среднем расстоянии между станциями 1800 м, скорость движения составляет 41 км/ч, а в Париже при расстоянии 570 м она не превышает 24 км/ч [6].

В нормируемом интервале от 800 м до 2000 м станции метрополитена размещают в местах образования значительных пассажирских потоков: на площадях; на пересечениях городских магистралей; вблизи железнодорожных, речных и автобусных вокзалов; вблизи стадионов, парков, крупных промышленных предприятий и на пересечениях линий метрополитена [6].

Относительно отметок земной поверхности линии метрополитена подразделяют на подземные, наземные и надземные.[6]

Подземные линии являются основным видом линий метрополитена, поскольку имеют преимущественное распространение. Их располагают на глубине 3 м и ниже от поверхности земли. Различают линии глубокого заложения, нижние отметки сооружений которых располагаются на глубине более 20 м, и линии мелкого заложения - менее 20 м [6].

Глубокое заложение применяют обычно в центральных районах города с многоэтажной плотной застройкой и большим количеством инженерных коммуникаций. К основным недостаткам таких линий можно отнести:

·                   большую стоимость,

·                   увеличение сроков сооружения линии,

·                   возрастание эксплуатационных расходов, увеличение времени на вход и выход пассажиров со станций [6].

Следует отметить, что значительная часть станций глубокого заложения долгое время эксплуатируется с одним входом, состоящим из вестибюля и наклонного эскалаторного тоннеля. Это объясняется его большой строительной стоимостью, составляющей 35% от стоимости станционного комплекса [6].

Мелкое заложение характеризуется тем, что станции и тоннели сооружают на минимальной глубине от поверхности земли. Известны два способа строительства линий мелкого заложения - открытый и закрытый. Открытым способом сооружают станции и перегонные тоннели, закрытым - только перегонные тоннели. Как правило, станции строят с двумя вестибюлями, что позволяет увеличить число пассажиров примерно на 15 %. К недостатку линий мелкого заложения можно отнести нарушение сложившейся жизни города на период строительства метрополитена [6].

Наземные линии метрополитена сооружают на поверхности земли, как правило, в незаселенных местах, в промышленных зонах города, вдоль линий железных дорог. Наземные линии по всей длине надежно ограждают. Любое пересечение с такой линией допускается только в разных уровнях. Из-за повышенного уровня шума и нарушения нормальных условий жизни города наземные линии не находят широкого распространения, хотя их стоимость меньше. Надземные линии метрополитена возводят на эстакадах, высота которых позволяет пропускать под ними пешеходов и городской наземный транспорт. Из архитектурных и градостроительных соображений такие линии строят в местах пересечения водных преград и сложного рельефа местности [6].

I.3. Применение ГИС в разработке метрополитена

ГИС (геоинформационные системы) играют важную роль в проектировании метрополитена. Они позволяют интегрировать и анализировать географические данные, такие как топографические карты, земельные участки, геологические условия, транспортные маршруты и др. [1].

С помощью ГИС можно оптимизировать маршруты строительства и прокладки транспортной инфраструктуры, учитывая различные географические и геологические факторы. Также ГИС позволяют оценивать экологические последствия проектируемых метрополитенов, учитывать особенности городской среды и социальные аспекты [1].

Транспортные системы с их высокой территориальной распределенностью — идеальный объект автоматизации посредством геоинформационных систем. Пространственная составляющая является естественной основой интеграции задач управления транспортной инфраструктурой и ее развития, задач оперативного управления, навигации и логистики, обеспечения безопасности и многих других [8].

Использование ГИС позволяет построить модель объекта с невероятной точностью. Поскольку для навигации транспортных средств также используются ГИС и поправки базовой станции, образуется единая геодезическая основа для решения различных задач. Такая модель вписана в окружающую географическую реальность с ее топографией, экологией, дорожной сетью и другими параметрами [2].

Современные географические информационные системы позволяют создавать цифровые модели объектов, по своим возможностям намного превосходящие традиционные бумажные планы. База геоданных позволяет прописывать пространственные и функциональные связи между объектами, моделировать их поведение. А трехмерная интерактивная визуализация существенно облегчает восприятие плана, вернее, уже трехмерной модели транспортного предприятия [2].

Особенностью ГИС являются возможности рассмотрения транспортного комплекса и его элементов как неделимого целого во временном, картографическом и денежном аспектах, кроме этого, способствование анализу менее известных ранее объектов и данных [8].

В то же время в каждом сегменте есть и своя специфика, которую также можно эффективно учитывать с использованием возможностей ГИС и на основе привязки к местоположению, отображению на интеллектуальных картах и планах [8].

Для развития и обеспечения лучшей инфраструктуры специалисты в транспортной сфере все больше опираются на возможности ГИС. Выделяют два направления работы ГИС. Первое направление связано с регулированием единиц и состоянием транспортных, терминальных, морских комплексов и аэропортов, планирование расширения дорожной структуры, выбор выгодных пассажей для прокладки новых автомагистралей, сюда также относят вопросы регулирования земельной недвижимости. Второе направление – это решение задач транспортной логистики, в том числе, регулирование тракта транспортных средств и подвижных составов. Целью данного направления является минимизация общих затрат на транспортировку и форсирование совершения заказов. Кроме составления и налаживания графика движения, контроля средств, немаловажным является диспетчерская система, предусматривающая своевременное отслеживание ТС и грузов. Сюда также относят проектирование и оптимизацию трактов перевозки, анализируя степень эффективности и доступности [3].

ГИС является залогом успешной деятельности транспортных агентств и предприятий, обеспечивает точное знание актуальной инфраструктуры, ее наглядное картографическое представление, применение средств пространственной аналитики, более тесное взаимодействие между подразделениями, в поле и в офисе, в режиме реального времени [8].

Таким образом, применение ГИС в проектировании метрополитенов способствует более эффективному использованию ресурсов, повышению безопасности и удобства пассажиров, а также улучшению экологической устойчивости транспортной инфраструктуры.

II. Практическая часть

II.1 План создания схемы метро

В практической части проекта я решила разработать схему метро города Челябинска. Был разработан следующий план работы:

1.     Определить критерии, которые лягут в основу плана метро.

2.     Определить способы изучения необходимых параметров.

3.     Получить и проанализировать данные, необходимые для проектирования метро.

4.     Изобразить на карте города разработанную схему метрополитена.

II.2. Реализация плана

В теоретической части были изложены критерии, которые принимают во внимание при разработке генерального плана метрополитена. Параметров много. Это гидрографическая сеть, топография, пассажиропоток и др. Из всех параметров я выбрала те, которые, по моему мнению, являются основополагающими с точки зрения использования метрополитена человеком:

¾               загруженность городских дорог;

¾              расположение пассажирообразующих мест (вокзалов, крупных торговых и промышленных предприятий, культурно-общественных центров).

Использование приведенных параметров для проектирования метро покажет, где людям неудобно передвигаться, где их дорога занимает неоправданно много времени, а также участки дорог, где введение альтернативного вида общественного транспорта позволит разгрузить городские дороги для более комфортного их использования автомобилями.

С целью изучения выбранных параметров, была использована геоинформационная система (2ГИС), которая в режиме реального времени позволяет изучить загруженность дорог. На протяжении нескольких месяцев я изучала и сохраняла снимки, отражающие плотность движения транспорта на дорогах города Челябинска. Как правило, наиболее плотным движением отличались всегда одни и те же участки дорог утром и вечером. После проведения анализа полученных снимков я выделила наиболее характерные загруженные участки дорог (Приложения В, Г). Отдельно я сохранила снимки дорог во время сильнейших снегопадов декабре 2023 года и январе 2024 года (Приложение Б). Эти периоды характеризовались максимальной загруженностью дорог по причине уменьшения их проходимости, сильно пострадало и движение общественного транспорта, что неблагоприятно сказалось на возможности передвижения людей. По результатам проведенного анализа я составила карту максимально загруженных дорог (Приложение Д).

Далее я определила самые крупные пассажирообразующие места. К ним я отнесла железнодорожный вокзал, торговые центры, театры, крупные бизнес-центры, крупные предприятия. Данные места нанесла на ранее разработанную карту загруженных дорог (Приложение Е).

Данные сведения легли в основу разработанной схемы метро (Приложение Ж). Следует отметить, что мое видение необходимых голоду линий метро шире официально опубликованного проекта линий метрополитена города, при этом ряд линий совпало с действующим проектом.

Приложения

Приложение А

Приложение Б

10.01.24 17:45

12.01.24 17:14

Приложение В

29.02.24 17:54

27.02.24 18:11

Приложение Г

26.02.24 7:55

1.03.24 8:10

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Заключение

Метро – важный и нужный транспорт для большого города. Метро позволяет разгрузить дороги, передвигаться по городу быстро и комфортно. Возможность движения поезда метрополитена не зависит от погодных условий и дорожных происшествий. Метрополитен избавит город от излишних выбросов в атмосферу, создаваемых автомобильным транспортом.

 Во время подготовки проекта я познакомилась с историей метрополитена. Я поняла, что метро, кроме сокращения проблем с транспортом, способствует социально-экономическому развитию городов, привлекая инвестиции в сооружение станций, развитие инфраструктуры вокруг метро, создание рабочих мест. Проектирование метро – это глобальный процесс, затрагивающий значительное количество аспектов: от инженерных до экономических. ГИС (геоинформационные системы) играют важную роль в проектировании метрополитена. Они позволяют интегрировать и анализировать данные, такие как топографические карты, земельные участки, геологические условия, транспортные маршруты и др.

От того насколько правильно составлен проект линий метрополитена зависит пассажиропоток и удобство людей. Поэтому при разработке схемы метро значительное влияние уделяют анализу основных пассажирообразующих мест и направлений массового перемещения людей.

Продуктом проекта является схема метрополитена для города Челябинск, построенная на основе двух параметров: загруженность дорог города и расположение пассажирообразующих мест.  Иные параметры, включая экономические аспекты, во внимание не принимались.

Для подготовки проекта линий метро я, с помощью ГИС, изучала движение транспорта в городе Челябинск, чтобы определить, где наиболее загружены транспортные магистрали, проанализировать, что на это влияет: малая пропускная способность дорог или форсмажорные обстоятельства, например снегопады, дорожные происшествия. После определения загруженных участков дорог, были определены пассажирообразующие места города. Данные сведения легли в основу разработанной схемы метро. Следует отметить, что мое видение необходимых голоду линий метро шире официально опубликованного проекта линий метрополитена города, при этом ряд линий совпало с действующим проектом.

Своими результатами я довольна, так как работа получилась познавательная и интересная. Я расширила свои знания о нашем городе, поняла, что метрополитен очень сложный и дорогостоящий технический объект, одновременно очень удобный для пассажиров. Полагаю, что завершение создания и ввод в эксплуатацию даже одной линии метро в городе Челябинске позволит большому количеству людей быстро и удобно добираться до работы и мест отдыха, разгрузит центральные улицы, повысит привлекательность нашего города. Цели и задачи работы были достигнуты.

Список литературы и источников

1.                 Геоинформационные системы: что это за технология и как работает [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://trends.rbc.ru/trends/industry/61f8fb399a7947618807cc41.

2.                 ГИС в сфере транспорта [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gistechnik.ru/stati-i-publikatsii/11-publikatsii/71-gis-v-sfere-transporta

3.                 ГИС как путь решение транспортных задач [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://s.econf.rae.ru/pdf/2017/12/6713.pdf.

4.                 Как строилось метро в Москве, или История подземного города [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.mos.ru/news/item/28604073/?ysclid=ludztnqryn936574381.

5.                 «Осторожно, двери закрываются»: история создания метро и необычные факты о подземке [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://mir24.tv/news/16433302/ostorozhno-dveri-zakryvayutsya-istoriya-sozdaniya-metro-i-neobychnye-fakty-o-podzemke.

6.                 Принципы заложения линий метрополитена [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studfile.net/preview/9688638/page:2/.

7.                 Проектирование линий метрополитена [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studfile.net/preview/9688638/.

8.                 Транспортные системы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyclonegis.ru/industries/transport/.

Скачано с www.znanio.ru