البنية التحتية لمترو أنفاق لندن

خطوط سيركل ، وديستريكت ، وهامرسميث آند سيتي ، ومتروبوليتان هي خدمات تعمل على شبكة مترو أنفاق تحت سطح الأرض، والتي تم بناؤها في الغالب باستخدام طريقة الحفر والتغطية . تتشابه الأنفاق والقطارات في الحجم مع تلك الموجودة على خطوط السكك الحديدية الرئيسية البريطانية. يتشارك خطا هامرسميث آند سيتي وسيركل جميع محطاتهما ومعظم مساراتهما مع خطوط أخرى. أما خطوط بيكرلو ، وسنترال ، وجوبيلي ، ونورثرن ، وبيكاديللي ، وفيكتوريا، ووترلو آند سيتي فهي خطوط مترو أنفاق عميقة، حيث تسير قطارات أصغر حجماً عبر نفقين دائريين بقطر حوالي 3.56 متر ( 11 قدمًا و8 بوصات ) ، مبطنين بحلقات من الحديد الزهر أو الخرسانة مسبقة الصب، تم حفرهما باستخدام درع حفر الأنفاق . كانت هذه تُسمى خطوط المترو . ومنذ خمسينيات القرن الماضي، أصبح مصطلح "المترو" يُستخدم للإشارة إلى نظام مترو أنفاق لندن بأكمله. ^{[ 4 ]}   

تقع العديد من محطات خطوط مترو الأنفاق العميقة في وسط لندن، مثل تلك الموجودة على خطي سنترال وبيكاديللي، على ارتفاع أعلى من مستوى خطوط السكة الحديدية لتسهيل التباطؤ عند الوصول والتسارع عند المغادرة. ^{[ 5 ]} وتتمتع خطوط مترو الأنفاق العميقة عمومًا بحق استخدام مسارين فقط. ويُستثنى من ذلك خط بيكاديللي، الذي يتشارك المسار مع خط ديستريكت بين أكتون تاون ونورث إيلينغ، ومع خط متروبوليتان بين راينرز لين وأوكسبريدج. ويتشارك خط بيكرلو المسار مع خط لندن أوفرغراوند ليونيس بين كوينز بارك وهارو آند ويلدستون. ^{[ 6 ]}

يبلغ طول أنفاق الشبكة 32 كيلومترًا (20 ميلًا) بتقنية الحفر والتغطية، و 150 كيلومترًا (93 ميلًا) بتقنية الأنفاق الأنبوبية، بينما يمتد 55% المتبقية من الشبكة فوق سطح الأرض. ^{[ 1 ]} تسير القطارات عمومًا على المسار الأيسر، مع أن بعض المواقع، مثل خط سنترال شرق محطة سانت بول، تُحفر فيها الأنفاق فوق بعضها. ^{[ 6 ]} يسير خط فيكتوريا على المسار الأيمن بين شارع وارن وكينغز كروس سانت بانكراس، مما يسمح بالتبديل بين الأرصفة مع خط نورثرن (فرع بنك) بين القطارات المتجهة شمالًا وجنوبًا في محطة يوستون. ^{[ 6 ] [ 7 ]}  

ستة من أحياء لندن الـ 32 لا تخدمها شبكة مترو الأنفاق. تقع جميعها جنوب نهر التايمز : بيكسلي ، بروملي ، كرويدون ، كينغستون ، لويشام ، وساتون . كان حي لويشام يخدمه مترو الأنفاق سابقًا على خط شرق لندن - الذي أصبح الآن جزءًا من خط لندن أوفرغراوند - في محطتي نيو كروس ونيو كروس غيت . من بين الأحياء التي تمر بها خطوط مترو الأنفاق، يخدم حي هاكني محطة مانور هاوس فقط على خط بيكاديللي، الواقعة على حدوده الشمالية الغربية. مع ذلك، فإن معظم خطوط المترو، مثل الخط المركزي ، تلتف حول محيط هاكني بدلًا من المرور عبره مباشرة. أما حي ريتشموند أبون تيمز، فيخدمه فقط محطتا كيو غاردنز وريتشموند على خط ديستريكت، الذي يتشارك مساراته مع خط ميلدماي التابع لخط لندن أوفرغراوند بين غانرزبري وريتشموند. لم يكن لدى منطقة غرينتش الملكية محطة مترو أنفاق حتى تم افتتاح محطة شمال غرينتش في عام 1999 على امتداد خط جوبيلي .

الخطوط مُكهربة بنظام تيار مستمر رباعي القضبان. يختلف تكوين قضبان التوصيل وإمكاناتها عبر الشبكة. اعتبارًا من عام 2020، توجد ثلاثة تكوينات مختلفة لقضبان التوصيل:

• التكوين الأصلي هو 630 فولت اسميًا، مع سكة ​​موصل مركزية بجهد  -210 فولت وسكة موصل خارجية بجهد +420 فولت. هذا هو التكوين الافتراضي أينما تعمل قطارات الأنفاق العميقة. ^{[ 8 ]}  
• ابتداءً من عام 2016، أُعيد تهيئة أجزاء من شبكة السكك الحديدية تحت الأرض لتصبح  بنظام 750 فولت (خطوط بجهد -250  فولت و+500  فولت). اعتبارًا من عام 2019، تستخدم شبكة السكك الحديدية تحت الأرض بأكملها هذا النظام باستثناء الخط الواصل بين أوكسبريدج وفينشلي رود (عبر هارو)، حيث تشترك قطارات عامي 1973 و 1996 ( التابعة لخطي بيكاديللي وجوبيلي على التوالي) في استخدام هذا الخط .
• في المناطق التي تتشارك فيها عربات قطارات الأنفاق والسكك الحديدية الثالثة المسارات ، يتم توصيل سكة الموصل المركزية كهربائيًا بقضبان التشغيل. ينتج عن ذلك  جهد 750 فولت، ولكن بتكوين 0  فولت/+750  فولت. ^{[ 8 ]} تشمل الخطوط المُكوَّنة بهذه الطريقة ما يلي:
  • بين غانرزبري وريتشموند على خط ديستريكت ، المشترك مع خط لندن أوفرغراوند
  • بين إيست بوتني وويمبلدون على جزء من خط ديستريكت الذي تم نقله من شركة السكك الحديدية البريطانية
  • يقع هذا الخط بين كوينز بارك وهارو آند ويلدستون على خط واتفورد دي سي ، وتخدمه قطارات خط بيكرلو وقطارات لندن أوفرغراوند.

استُخدم نظام السكك الحديدية الرباعي لأول مرة في أوائل القرن العشرين. وقد سمح نظام عودة تيار الجر المعزول بتحديد موقع القطار باستخدام دوائر التيار المستمر على المسار ، وقلل من أي تيارات تسرب أرضي قد تؤثر على أنابيب الخدمة أو كابلات الهاتف أو بطانات الأنفاق المصنوعة من الحديد الزهر. ^{[ 9 ]}

لا يوجد تأريض مباشر لتيار الجر، ولكن يوجد مقاومان موصولان على التوالي عبر مصدر تيار الجر. قيمة المقاومة الموجبة ضعف قيمة المقاومة السالبة، لأن الجهد على السكة الموجبة ضعف الجهد على السكة السالبة. نقطة اتصال المقاومين مؤرضة، مما يُحدد نقطة مرجعية بين السكة الموجبة والسالبة بتقسيم الجهد . المقاومان كبيران بما يكفي لمنع مرور تيارات عالية عبر البنية التحتية المؤرضة.

بُني الخط الأول لسكك حديد متروبوليتان على أساس الاعتقاد بأنه سيُشغَّل بقاطرات عديمة الدخان، مع إيلاء اهتمام ضئيل للتهوية. ^{[ 10 ]} في البداية، لم تُثنِ المحطات والعربات المليئة بالدخان الركاب، ^{[ 11 ]} ثم جرى تحسين التهوية لاحقًا بفتح فتحة في النفق بين محطتي كينغز كروس وغاور ستريت، وإزالة الزجاج من أسقف المحطات، ^{[ 12 ]} وبُنيت التوسعات اللاحقة وسكك حديد ديستريكت بمحطات مكشوفة. ^{[ 13 ]} ومع استمرار المشكلة على الخط الأصلي بعد ثمانينيات القرن التاسع عشر، نشأ نزاع بين إدارة متروبوليتان، التي رغبت في فتح المزيد من الفتحات في الأنفاق، والسلطات المحلية، التي جادلت بأن ذلك سيخيف الخيول ويقلل من قيمة العقارات. ^{[ 14 ]} أدى هذا إلى تقرير صادر عن مجلس التجارة عام 1897، أفاد بأن صيدليًا كان يعالج أشخاصًا يعانون من ضائقة بعد سفرهم على متن السكة الحديدية ومعهم "مزيج متروبوليتان" الخاص به. أوصى التقرير بالموافقة على المزيد من الفتحات، ولكن تم تزويد الأجزاء تحت الأرض من خطوط السكك الحديدية الحضرية والإقليمية بالكهرباء قبل بناء هذه الفتحات. ^{[ 14 ]}

لم يُؤخذ نظام التهوية القسرية في الحسبان عند افتتاح خط سكة حديد وسط لندن ذي الأنابيب العميقة عام 1900، إذ اعتقد المهندسون أن حركة القطارات الكهربائية ستوفر دورانًا كافيًا للهواء. مع ذلك، بعد فترة وجيزة من الافتتاح، وردت شكاوى بشأن رائحة لم تستطع الشركة تفسيرها، وبحلول عام 1911، قامت بتركيب نظام مراوح لضخ هواء مُفلتر وأوزون. ^{[ 15 ]} وقد تم تركيب مراوح شفط في معظم المحطات عندما افتتحت شركة السكك الحديدية الكهربائية تحت الأرض (UERL) خطوطها الثلاثة في الفترة 1906-1907، ^{[ 9 ]} حيث تم الإعلان عن درجة حرارة قصوى تبلغ 16 درجة مئوية (60 درجة فهرنهايت) في الطقس الحار على خط بيكرلو. ^{[ 16 ]} ومع ذلك، ومع مرور الوقت، أدت حرارة القطارات إلى ارتفاع درجة حرارة أنفاق المترو، وفي عام 1938، تمت الموافقة على برنامج بقيمة 500,000 جنيه إسترليني لتحسين التهوية، وتم تركيب محطة تبريد تجريبية في بئر مصعد في محطة توتنهام كورت رود. ^{[ 17 ]} وفي الآونة الأخيرة، سُجّلت درجات حرارة بلغت 47 درجة مئوية (117 درجة فهرنهايت) خلال موجة الحر الأوروبية عام 2006. [ ^{18 ] وذُكر} في عام 2002 أنه في حال نقل الحيوانات، فإن درجات الحرارة في مترو الأنفاق ستُخالف قوانين المفوضية الأوروبية الخاصة برعاية الحيوان. ^{[ 19 ]} وذكرت دراسة أُجريت عام 2003 أن جودة الهواء كانت أسوأ بثلاث وسبعين مرة من مستوى الشارع، وأن قضاء عشرين دقيقة على خط نورثرن له "نفس تأثير تدخين سيجارة". ^{[ 20 ]}    

يتمثل الغرض الرئيسي من مراوح التهوية في مترو أنفاق لندن في سحب الهواء الساخن من الأنفاق، ^{[ 17 ]} ويجري تصميم نظام على امتداد خط جوبيلي لتبريد الأنابيب ليلاً. ويجري حاليًا تجديد المراوح في جميع أنحاء الشبكة، إلا أن شكاوى السكان المحليين من الضوضاء تحول دون استخدامها بكامل طاقتها ليلاً. ^{[ 21 ]} بعد نجاح تجربة مضخة حرارية في عام 2001، مُنحت كلية الهندسة في جامعة لندن ساوث بانك بلندن تمويلًا لتطوير نموذج أولي؛ وبدأ العمل في أبريل 2002. وقدّم عمدة لندن جائزة قدرها 100,000 جنيه إسترليني خلال صيف 2003 الحار لإيجاد حل للمشكلة، لكن المسابقة انتهت في عام 2005 دون فائز. ^{[ 22 ]} وبدأت تجربة لمدة عام لنظام تبريد المياه الجوفية في يونيو 2006 في محطة فيكتوريا . ^{[ 23 ]} يتألف نظام الجامعة من ثلاث وحدات مروحة ملفية تستخدم المياه المتسربة إلى الأنفاق، والتي تُضخ منها لامتصاص الحرارة، ثم تُصرف في نظام الصرف الصحي. وكان هذا النظام من بين الفائزين بجوائز الابتكار لعام 2007 من مؤسسة كاربون ترست . ^{[ 24 ] [ 25 ]} في عام 2012، تم تركيب وحدات تبريد هوائي على أرصفة محطة غرين بارك باستخدام المياه الجوفية الباردة العميقة، وفي محطة أوكسفورد سيركس باستخدام وحدات تبريد في أعلى مبنى مجاور. ^{[ 26 ]} تم إدخال قطارات جديدة مكيفة الهواء على خطوط الأنفاق، ولكن تم استبعادها مبدئيًا لقطارات المترو نظرًا لمحدودية المساحة المتاحة لوحدات التكييف فيها، ولأنها ستزيد من سخونة الأنفاق. من المخطط أن يضم مشروع مترو لندن الجديد ، الذي سيحل محل الأسطول الحالي لخطوط بيكاديللي ، وبيكرلو ، وسنترال ، ووترلو آند سيتي ، تكييفًا هوائيًا لقطارات المترو، بالإضافة إلى تحسين كفاءة استهلاك الطاقة ونظام الكبح المتجدد. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

عند افتتاح خط سكة حديد سيتي آند ساوث لندن عام 1890 ^{[ 31 ]} ، كان الوصول إلى الأرصفة يتم عبر مصعدين هيدروليكيين، يتسع كل منهما لخمسين راكبًا. ^{[ 32 ]} أما التوسعات اللاحقة، فقد زُوّدت بمصاعد كهربائية، ووُفّر خمسة منها في محطة بانك . ^{[ 33 ]} وفي عام 1898، كان الوصول إلى خط سكة حديد واترلو آند سيتي يتم عبر منحدرات وسلالم، ^{[ 34 ]} بينما استخدم خط سكة حديد غريت نورثرن آند سيتي (GN&CR) المصاعد الهيدروليكية والكهربائية. ووفر خط سكة حديد سنترال لندن مصاعد كهربائية عند افتتاحه عام 1900، وتأخر افتتاح محطة بوند ستريت لعدم جاهزية المصاعد. ^{[ 35 ]} وفي خطوة أثارت جدلًا واسعًا، استوردت شركة UERL 140 مصعدًا كهربائيًا من شركة أوتيس للمصاعد في الولايات المتحدة لخطوطها الثلاثة. وكان كل مصعد يتسع لحوالي سبعين راكبًا، ووُفّرت هذه المصاعد في جميع المحطات باستثناء محطتي غيليسبي رود ( أرسنال حاليًا ) وإمبانكمنت ، حيث كان الوصول إليهما يتم عبر محطة ديستريكت. ^{[ 36 ]} تم توفير مصاعد هيدروليكية في فينسبري بارك ، تعمل بالطاقة من محطة ضخ GN&CR، ^{[ 37 ]} وفي هولواي رود كان هناك ناقل حلزوني تجريبي، لكنه لم يُستخدم قط من قبل الجمهور. ^{[ 38 ]} كان لكل مصعد مشغل بشري، وفي بعض المحطات الهادئة في عشرينيات القرن الماضي، تم نقل شباك التذاكر إلى المصعد، أو تم الترتيب بحيث يمكن التحكم في المصعد من شباك التذاكر. ^{[ 37 ]}

كان أول سلم متحرك في مترو أنفاق لندن في محطة إيرلز كورت عام 1911، بين منصتي ديستريكت وبيكاديللي. وقد تم الإعلان عنه عبر لافتات وموظف ينادي: "هذا هو الطريق إلى السلم المتحرك - الوحيد في لندن - يعمل الآن". ^{[ 39 ]} ابتداءً من عام 1912، زُوّدت جميع المحطات الجديدة ذات المستوى العميق بسلالم متحركة بدلاً من المصاعد. ^{[ 40 ]} استُخدم تصميم أوتيس سيبرغر للسلالم المتحركة، مع مسار قطري في الطابق العلوي يتطلب النزول منه بالقدم اليمنى، حتى عام 1924، عندما تم تركيب أول سلم متحرك من النوع "المشطي" في محطة كلافام كومون . ^{[ 40 ] [ 41 ]} في عام 1921، أُرسلت تعليمات صوتية مسجلة للركاب بالوقوف على اليمين، وتبعتها اللافتات خلال الحرب العالمية الثانية. ^{[ 42 ]} يُعتقد أن الناس كانوا يقفون على اليمين لأن المسارات القطرية في أعلى السلالم المتحركة سهّلت عليهم النزول بالقدم اليمنى. ^{[ 43 ]} في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين، استُبدلت العديد من المصاعد بالسلالم المتحركة. ^{[ 44 ]} قبل الحرب العالمية الثانية، كان السلم المتحرك المُثبّت في ساحة سلون أول سلم يربط أرصفة خط سيركل بالشارع، لكنه دُمّر عندما أصيبت المحطة بقنبلة عام 1940. ونظرًا لظروف الحرب، لم تُزوّد ​​محطة هايغيت على امتداد خط نورثرن بالسلالم المتحركة عند افتتاحها عام 1941؛ وقد تم تركيبها أخيرًا عام 1957. ^{[ 45 ]}  

في 18 نوفمبر 1987، أودى حريق محطة كينغز كروس سانت بانكراس التابعة لشبكة مترو الأنفاق بحياة 31 شخصًا. وخلص التحقيق العام الذي أعقب الحادث إلى أن الحريق اندلع نتيجة سقوط عود ثقاب مشتعل على السلم المتحرك، وازدادت شدته فجأة بسبب تأثير خندق غير معروف سابقًا . تبع ذلك صدور لوائح احتياطات الحريق (محطات السكك الحديدية تحت السطحية) لعام 1989، والتي ألزمت باستبدال جميع السلالم المتحركة الخشبية في مترو الأنفاق بأخرى معدنية. ومنذ عام 1989، جرى استبدال الألواح الخشبية على السلالم المتحركة تدريجيًا، وبحلول يناير 1990، تم استبدال جميع السلالم المتحركة الخشبية في محطات مترو الأنفاق. ^{[ 46 ]} كانت الدرجات في الأصل مصنوعة من خشب القيقب، ثم من الألومنيوم منذ عام 1963، واستُبدلت بالبلاستيك أو المطاط بعد ازدياد الإصابات الخطيرة الناجمة عن السقوط. ومع ذلك، وبعد حريق كينغز كروس، استُخدمت درجات من الألومنيوم في جميع السلالم المتحركة. ^{[ 47 ]} في عام 1999، أدى افتتاح امتداد خط اليوبيل إلى زيادة إجمالي عدد السلالم المتحركة في شبكة مترو الأنفاق بأكملها بنحو النصف. ^{[ 48 ]}

اعتبارًا من عام 2026كان هناك 451 سلمًا متحركًا في شبكة مترو أنفاق لندن، أطولها بطول 60 مترًا (200 قدم) في محطة أنجل . ^{[ 49 ]} أما أقصرها، في محطة ستراتفورد، فيبلغ ارتفاعه الرأسي 4.1 متر (13 قدمًا) . يوجد 202 مصعدًا في شبكة المترو، ^{[ 50 ]} مع 94 محطة توفر وصولًا خاليًا من الدرجات من الشارع إلى القطار. ^{[ 51 ]} بُذلت جهود كبيرة لتحسين إمكانية الوصول في جميع أنحاء المترو، حيث تم تزويد خط جوبيلي الممتد بالمصاعد منذ افتتاحه عام 1999، وأصبحت محطات التبادل الرئيسية مثل كينغز كروس سانت بانكراس وفيكتوريا وغرين بارك خالية من الدرجات. ويجري العمل حاليًا على زيادة عدد المحطات التي يسهل الوصول إليها. ^{[ 52 ]} في أكتوبر 2015، قامت هيئة النقل في لندن (TfL) بتركيب أول مصعد مائل في شبكة النقل البريطانية، في محطة غرينفورد. ^{[ 53 ]}  

يتضمن مشروع خط سكة حديد كروكسلي تحويل مسار فرع واتفورد من خط متروبوليتان من محطته الحالية في محطة واتفورد، مروراً بخط كروكسلي غرين الفرعي المهجور، وصولاً إلى تقاطع واتفورد . وقد تمت الموافقة على التمويل في ديسمبر 2011. ^{[ 62 ]} وكان من المقرر بدء أعمال الإنشاء في يونيو 2014. ^{[ 63 ]} إلا أنه في عام 2017، أُعلن عن تأجيل المزيد من الأعمال بسبب خلافات حول التمويل. ^{[ 64 ]}

تُطرح اقتراحات بتمديد خط بيكرلو إلى لويشام ، ثم تولي خدمات خط هايز لتخفيف الضغط على شبكة السكك الحديدية في الضواحي . ^{[ 65 ]} وقد اقترحت بلدية هيلينغدون في لندن تمديد خط سنترال من ويست رويسليب إلى أوكسبريدج مرورًا بإيكنهام، مُدعيةً أن التمديد سيُخفف الازدحام المروري على طريق A40 في المنطقة. ^{[ 66 ]}

تم استبدال نظام الإشارات على خط نورثرن ، مما أتاح زيادة في السعة بنسبة 20% بحلول نهاية عام 2014. ^{[ 67 ]} ويمكن زيادة السعة بشكل أكبر في حال فصل تشغيل فرعي تشارينغ كروس وبانك. ^{[ 68 ]} وقد تم إدخال قطارات إس ستوك الجديدة على خطوط الأنفاق ( ديستريكت ، ومتروبوليتان ، وهامرسميث وسيتي، وسيركل ) ، ويجري تحديث المسارات وأنظمة الإمداد الكهربائي والإشارات كجزء من مشروع تحديث الخطوط الأربعة لزيادة السعة خلال ساعات الذروة. ^{[ 29 ] [ 67 ]} وسيتم إنشاء غرفة تحكم مركزية لشبكة الأنفاق في هامرسميث، وسيتم استبدال معدات الإشارات المثبتة منذ أربعينيات القرن الماضي بنظام تحكم آلي بالقطارات (ATC). ^{[ 29 ] [ 69 ]}

يجري النظر في خيارات قطارات جديدة لخطي بيكرلو وبيكاديللي . ستحل قطارات "نيو تيوب فور لندن" محل قطارات عام 1972 وقطارات عام 1973 لخط بيكرلو وخط بيكاديللي على التوالي. ^{[ 67 ]}