摘 要 全面介绍莫斯科地铁在线网规模、车站设计、运营组织等方面的理念及特点,详细分析莫斯科地铁客流量大、运营效率高的原因,以期为我国未来地铁发展提供借鉴。
关键词 莫斯科地铁 线网规模 车站设计 运营组织 客流量 运营效率
1 莫斯科地铁概况
莫斯科地铁全称为“列宁莫斯科市地铁系统”,开通运营于 1935 年,是世界上承担客流量最大的地下轨道交通系统。莫斯科地铁还被公认为是世界上最漂亮的地铁,享有“地下艺术殿堂”的美誉。
目前,莫斯科地铁共有 13 条线路( 包括单轨线路) ,按照开通年限顺序编号为 1 ~ 13 号线( 5 号线为环线) ,分别用不同的颜色表示,见图 1。其中,L1 布托夫斯卡娅轻轨线为规划中外环线的一段,M1 为单轨线,其他均为地铁线路。

莫斯科地铁被公认为是目前世界上最为完善、使用效率较高的地铁,因此其设计、运营必然有其独到之处。下面分别从地铁设计、运营两个方面论述莫斯科地铁的特点,最后总结莫斯科地铁值得我国城市轨道交通建设思考和学习的方面。
2 地铁设计特点
2. 1 线路设计
2. 1. 1 深隧道
莫斯科地铁设计考虑到战时防护问题,大部分线路都是深隧道设计,在距地面纵深 50 m 以下,基本采用盾构法施工。例如: 3 号线( 蓝线) park pobedy 站是莫斯科地铁最深最大的车站,距地面 84 m,乘客可乘长达 126 m 的自动扶梯进出车站,大约需要 3. 5 min。由于车站距地面高差较大,莫斯科地铁站基本上都采用自动扶梯,通常设有 3 部扶梯,中间扶梯为应急扶梯( 备 用) ,两 侧 扶 梯分为上下两个方向,方便乘客进出车站( 见图 2) 。莫 斯 科地铁扶梯的倾角比我国自动扶梯的倾角要大,一般呈 40°角倾斜,且速度为0.7 ~ 1. 0 m / s,比我国扶梯速度快。

2. 1. 2 线网规模
截至目前,莫斯科地铁拥有全世界排名第4 的线网规模,主要采用地下敷设方式( 部分郊区线为地面线) ,开通运营线路总长为306.2 km,线网结构呈“环 +放射形”。13条线路共有61 个两线交会点,车站185 个,换乘站 26 个。其中,两线换乘站 19 个,三线换乘站 6 个,四线换乘站 1个。线网中最长线路为 43. 7 km( Arbatsko-Pokrovskaya线) ,最短线路为 3. 3 km( Kakhovskaya 线) ,平均线路长度为23.6 km,如表1 所示。地铁线路以市中心克里姆林宫为中心向四面八方辐射,连接市中心和郊区的居民住宅区、景点和购物广场,并与铁路客运站( 共计 9 个而地铁网络连接其中7 个) 相连通,在市中心区域500 m 范围内均有地铁车站。整个网络不仅布局合理,而且覆盖了整个莫斯科市区和郊区,具有很强的可达性。

2. 2 车站设计
2. 2. 1 站台设计
由于莫斯科地铁车站深埋居多,因此车站隧道断面一般采用单拱、三拱立柱或拱塔柱 3 种形式,并设置岛式站台,见图 3。莫斯科地铁站台一般按照车辆编组要求设计,长度为 180 m 左右,最长站台( Vorobiovy Gory) 为 282 m,宽度为 10 ~ 14 m,浅埋车站为 8 ~ 10 m,站台面至站顶的高度为 4 m。

由于部分车站站台设计长度要比列车编组长,因此对乘客候车、乘车都有一定的影响,但却为车站面对大客流时增加列车编组、提高运输能力创造了良好的条件。
2. 2. 2 换乘设计
从莫斯科地铁线网图可以看出,每条地铁线路至少与 4 条或以上的线路相交( 除 M1 线) ,而且交点基本都在环线以内。其中,比较特殊的是 5 号环线与其他线路都有相交,而且至少相交 1 次,且每个车站都是换乘站。乘客在任何一个莫斯科地铁车站,都可以通过不超过 2 次的换乘,到达 12 条线路上的任一车站。为此,莫斯科地铁在换乘方面充分考虑乘客方便,在换乘站大多采用“三角型”或“平行”的换乘方式,乘客换乘走行距离不超过 100 m,十分方便、快捷。
在换乘站设计上,莫斯科地铁力求最大限度地减少换乘车站纵横向之间的距离,两线换乘主要采取平行换乘方式,站台一般为岛式站台,见图 4。这种换乘方式十分方便,乘客下车后穿过站台经过换乘通道,花费 30 ~50 s 即可完成换乘。三线相交换乘呈三角形布置,见图 5; 不同高度上的三线换乘呈扇形布置,见图 6; 不同高度上四线换乘,如图 7 所示。从以上换乘方式可以看出,莫斯科地铁是在站台上经过换乘通道或自动扶梯就可以完成换乘。若站台高差较大,主要以换乘通道方式连接两个车站站台; 相反,当高差较小时,主要采取自动扶梯将两个站台相连。这样做,可减少乘客换乘的走行距离,不仅节省换乘时间,而且还减少乘客换乘时的体力消耗。



2. 2. 3 建筑风格
莫斯科地铁车站的建筑理念,是使乘客在地下出行不仅舒适还要惬意、愉快。不应使乘客在地下产生压抑的心情,车站的灯光亮度要适中,要有开阔良好的视野,从感官上降低乘客的压抑感。设计者力争每个车站都有各自的风格,并带有俄罗斯的民族文化气息,使乘客在车厢内看到车站的外观就知道自己到达的车站。
在前苏联时期,莫斯科地铁经过建筑师和艺术家的巧妙设计,以不同历史时期的事件或人物为主题,采用不同颜色的大理石、花岗岩、陶瓷和彩色玻璃,刻画出各种壁画和雕塑作品。从站顶到站台,从壁画到浮雕,构思之巧妙,制作之精细,无不令人叹为观止。乘客置身其中,随时可以感受到浓厚的艺术气息,仿佛进入到艺术殿堂之中。

3 运营组织特点
3. 1 客流特点
在莫斯科地铁 12 条线路上,每天共计有 9 829 辆列车运营,日平均客流 1 000 万人次,年客运量大约 35亿人次。地铁客运量占莫斯科全部交通方式总客运量的 56%,是城市重要的交通方式。莫斯科地铁工作日客流量较为平稳且较大,而周末客流量却较小,如图 9所示。若遇重大节日( 新年、复活节、圣诞节等) 时,客流量会有大幅增长。

3. 2 列车运行
莫斯科地铁共有 11 种列车类型,具体如表 2 所示。每节车厢长 18. 1 m,宽 2. 712 m,净重 35. 1 吨,设有42 个座椅和228 个站位。列车设计速度120 km/h,列车运行速度最高可以达到90 km/ h,平均运行速度为41. 62 km/ h,最大加速度1. 3 m/ s2,减速度1.1 m/s2。列车编组一般为 6 ~8 节,目前只有 4 条线路( 2、6、7、9号线) 的列车为 8 节编组,而 1、3、8、10 号线列车为 7节编组,4、5、11 号线为 6 节编组( 见图 10) 。


莫斯科地铁运营时间从早晨 5∶ 00 开始,直至次日凌晨 1∶ 00 结束,全天运营 20 h; 列车运行频率高居世界榜首,每小时 40 对,最小发车间隔可以达到 89 s,全天列车之间的平均间隔为 2. 5 min,午夜后发车间隔调整为 10 min。此外,莫斯科地铁为应对重大节日客流需求,运营时间往往会延长到凌晨 2∶ 00 或 2∶ 30。
列车分为自动驾驶( ATO) 和人工驾驶两种形式。在正常情况下,车辆为自动驾驶; 当有紧急情况发生时,列车会由自动驾驶改为人工驾驶。
莫斯科地铁的自动化程度很高,可以很好地保证地铁的安全运营,如采用自动感应、自动控动( ATC) 、自动供电、自动驾驶、自动制动、自动保护( ATP) 、半自动通信( 司机、乘客可以与中央控制中心直接对话) 等系统。自动感应系统对线路上的信号及列车进行感应,当列车感应到线路上的信号为绿灯时,自动控制与自动驾驶系统会让列车以 90 km/h 行驶,绿黄灯时控制为 75 km/h,黄灯时控制为 60 km/h,黄红灯时为40 km / h,红灯时自动系统开始工作。当出现紧急情况时,司机可以通过半自动通信系统,向中央控制中心报告,及时采取相关措施,改自动驾驶为人工驾驶,进而保证地铁的安全运行。
3. 3 票务管理
莫斯科地铁的票种十分丰富,分为磁卡次票( 按次数计费包括 1、2、5、10、20、60 次) 、学生票、智能卡式月票、无接触智能卡票( 有效期为 30、90、365 天) 、社会特殊票和郊区特殊票等( 见图 11) ,票价如表 3 所示。当然,地铁票价都是根据莫斯科市民的平均生活水平而制定的,单程票价相比我国票价明显高出很多。

随着地铁网络的不断完善,客流量日益增加,乘客对车票种类的需求也随之增加,莫斯科地铁又相继推出无现金收费系统和手机消费系统。无现金收费系统是通过对银行卡嵌入特殊芯片,乘客无须购票或充值,直接刷卡进站,而后由莫斯科地铁定期从乘客账户中划出相应的费用; 手机消费系统是莫斯科地铁在 2010年底又一种新型车票,乘客可以通过手机刷卡通过检票闸机,减少了闸机处的拥挤现象,极大地缩短了乘客进站时间。乘客只需要在售票处或手机特殊清单中安装一套系统,就可以把手机当车票用。除此之外,莫斯科地铁还发行超轻型车票,这种车票具有很高的防伪功能,可以在 10 cm 距离左右被闸机所感应,使闸机自动开启,提高了行人通过闸机的效率。
3. 4 安全管理
莫斯科地铁的公共安全由3 个公司( 地铁公司、地铁警察局、Shchit-Garant 保安公司) 共同负责,3 家公司归莫斯科地铁公司统一管理。莫斯科地铁公司在车站、列车、隧道都设置了闭路监视系统、火灾检测系统、紧急求助系统,这些系统都与中央控制中心相连接( 见图 12) 。2009年,中央控制中心共接受到了47.2 万件报告,其中紧急事件占1.5 万件、询问占34 万件、无效报告占11 万件。

莫斯科地铁不允许携带具有伤害性的物品,如手枪、水果刀等。同时,没有宠物笼或者宠物袋的动物也是不允许带上地铁。乘客每个人可以携带不超过30 kg 的行李,如滑雪板、溜冰鞋、儿童自行车、乐器、婴儿车等,超出这个范围需要额外付费。另外,在地铁上也不允许喝酒、吸烟、吃零食、扔杂物等行为,以免丢弃的垃圾危害列车及相关设备的正常运行。
3. 5 折返技术
莫斯科地铁的折返主要以尽头式站后折返为主( 见图 13) ,并且为线路继续延伸做出预留,当线路延伸后折返线变为停车线,为列车折返和故障检修提供条件,具有作业安全性高、快速恢复行车秩序等优点。同时,可以保证较高的发车间隔和频率。

为了组织运营、行驶车辆的储放以及列车的回转,在线路上每 5 ~ 8 km 设定一个折返线。另外,莫斯科地铁基本上所有的折返线都是四线,也就是折返线上能并行容纳 4 组列车。
3. 6 管理方式
莫斯科地铁控制采用分级管理方式,每条线路设置1 座线路控制中心和 1 个中央控制管理中心,均设在莫斯科地铁大厦内部。中央控制管理中心设置了8 个大屏幕,可以随时调阅各条线路控制中心的视频信息,包括车站大厅、闸机口、自动扶梯、站台、换乘通道、列车、线路上的摄像头摄录的信息。在一般情况下,各条线路控制中心独立运行; 而在紧急情下,指挥权集中到中央控制中心。当中央控制中心与线路控制中心失去作用时,在保证安全前提下,控制权转移到车站级别自行控制。
4 值得思考和学习的方面
4. 1 地铁吸引客流的原因
莫斯科地铁每天运送的客流量如此之大,与其列车高效的运行效率是分不开的。当然,还有许多其他因素,主要分为以下几个方面。
1) 规划超前,线网布局合理。莫斯科地铁在规划时,充分考虑线网结构与城市总体规划、运输规划相协调的原则。合理设计线路的走向、长度和建设序列,车站等与城市布局相互协调、匹配。线网布局、密度科学适度,具有广阔的网络覆盖面和良好的通达性。乘客可以乘坐地铁到达城市的任何地点,从而能够有效地吸引客流。
2) 城市公共交通政策确保了轨道交通客流。莫斯科把地铁作为城市主要的公共交通工具,其他交通方式为辅。在莫斯科,公交车只承担短距离的运输,为地铁做集散、中转方面的衔接。不存在公交与地铁在线路上长距离的重合现象,而且也是不允许的。
3) 城市人口规模大,出行需求高。莫斯科是俄罗斯政治、经济、科学文化及交通中心,面积 1 081 km2,常住人口 1 151.4 万人,流动人口大约 200 万 ~300 万人。如此大规模的人口数量,其生活中的出行需求必定较高,而在莫斯科地铁又是居民出行的主要交通方式,因此地铁的客流量可想而知。此外,由于莫斯科地铁车站的建筑风格和表现形式极具艺术特色,因此每天地铁车站都吸引了大量的外地或外国游客来参观。
4) 换乘条件便捷。地铁换乘站的站台、位置、衔接都经过精心设计,便捷的换乘设施方便乘客在不同线路之间进行换乘,为乘客出行营造了上佳的出行条件。
5) 高效、准时及相关优惠政策。莫斯科地铁列车运行准点率是十分惊人的,可以达到 99. 98%。在交通日益拥挤的今天,只有地铁能够保持“准时无误”,因此它是行人出行的首选交通工具。高效、准时性不仅可以节省乘客出行时间,而且也能够缓解乘客出行时在心理上的压力和体力上的消耗。在车票优惠方面,地铁不仅对退休者、残疾人、军人和议员实行免费,而且对学生实行半价优惠,这基本上保证地铁有充足的客流源。据相关部门统计,每天乘坐地铁的客流中有 1/3是免费,1/3 是优惠票,1/3 是全价票。
4. 2 地铁高效运营的对策
莫斯科地铁如此之高的运营效率,与其运营管理方面的相关措施以及相关设备、设施的技术手段是分不开的。因此,从这两方面探讨并研究莫斯科地铁的运营效率问题。
4. 2. 1 注重地铁职工的技能技术培训
莫斯科地铁有专门的训练和培训中心,地铁员工在此中心由专家讲解和传授一些地铁专业知识,如地铁相关软件、信号、机车等方面的知识,并帮助员工巩固和提高专业技能,提高运营管理水平。
在职工专业技能培训、考试方面,莫斯科地铁有专门的考评机制和传统。例如,莫斯科地铁有专门的“最佳地铁司机”和“最佳技术职工”等称号,专门颁给在技术方面优秀的员工。
为了培训地铁调度人员,莫斯科地铁构建了列车调度模拟厅,调度人员借助于计算机仿真软件,模拟各条线路上不同状况下相应的操作和指挥,然后通过评价体系对调度人员的操作进行分析和评价,并给出合理的建议。
在实际工作和培训中,地铁的管工、司机、车站值班人员和技术人员、专家都展现出较高的专业技能和素质,对高频率的列车运行提供了安全保障。
4. 2. 2 提升车辆和设备的性能
为了实现高效的列车运行效率,莫斯科地铁车辆有较高的性能指标。例如,列车设计时速都较高,即使有线路设计及相关设施的限制,列车的最高时速也可达到 90 km/h。此外,列车的启动加速度和制动减速度都在 1. 2 m/s2左右,且线路道岔侧向允许通过速度达到40 km/h,这为列车高密度、高速度运行营造了良好条件。
莫斯科地铁的车辆维修、保养及清洁方面几乎全部达到机械化程度,可以在短时间内对列车进行检测、维修、保养等方面的作业。同时,隧道线路配备有专门的清洁车,对轨道进行定时清扫,保持轨道清洁,从而保证列车的运行速度,减少列车的故障率。
地铁各条线路都采用同类型的车辆、信号系统、供电模式,在运营设备上保持一致和相容,实现了技术资源和线网资源的共享。
4. 2. 3 做好地铁的相关设计
莫斯科地铁的高峰小时设计最大通过能力为 44对/h,但综合考虑实际运营中存在各种因素的限制,最后分析认为 35 ~40 对/h 较为合理,此时莫斯科地铁刚好达到这个运营标准。而我国地铁相对这个标准,显然有一定的距离。
线路设计方面,莫斯科地铁线路的最大坡度为40‰,最小曲线半径为 300 m; 轨距为 1. 524 m,平均站间距为 1. 8 km,这些都为莫斯科地铁的高速运行提供了基础条件。
5 结语
综上所述,莫斯科地铁在设计与运营上都有其特色之处,有很多方面值得我国学习和思考,希望其成功经验能对今后我国地铁的设计和运营有所借鉴。
参考文献
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