地铁是怎么运行的？工作原理是什么？是不是有两边都有车头的啊？

地铁是怎么运行的？工作原理是什么？是不是有两边都有车头的啊？

在世界的许多主要城市，没有地铁生活会变成什么样？简直无法想象。尤其像巴黎、伦敦和纽约这样的城市，地铁指标牌和出入口几乎随处可见。巴黎地铁站几乎每相隔500米就有一个，伦敦的地下管道将遍布全市的275个地铁站连接在一起，纽约地铁系统面积将近621.6平方公里，有超过450个地铁站。在某些地方，即使路面上看不到地铁轨道，地铁线路也是无处不在的。
Photo courtesy Library of Congress
大约1900-1906年之间的纽约市政厅地铁站
最重要的是，与我们出行密切相关的这些地铁系统历史之悠久，几乎让人无法记起它们是从何时出现的。世界上最古老的地铁——伦敦地铁，于1863年开始运行，巴黎的第一条地铁线路于1900年初次开通，纽约的城市地铁则始于19阀4年。
不无巧合的是，那些世界著名的地铁，几乎都在同一期建成运行。它们诞生的原因基本相同：大量人群涌入城市，超出城市道路承载极限。
居民涌入城市始于18和19世纪的工业革命，这段期间，许多技术进步彻底改变了人们的生活方式。人们不再仅仅满足于在农场里干活，而是向往在城市的工厂里寻求出路。同期，还掀起从欧洲移民到美国的热潮，导致美国人口数量从1870年的不足100万，急剧增加到1900年的350万[来源: 美国人口普查局].
由于大量人口涌入，造成城市交通系统瘫痪。尤其纽约，东河和哈德逊河的存在，使得城市只能继续向北扩建，从而加重了交通压力。世界主要城市中主要道路和十字路口变得非常拥堵和危险，异地旅行也变得越来越困难。道路交通情况对人们的安全、商业的可持续发展和政府都构成了威胁。
Photo courtesy Wild Horse Books & Art
马车是地铁发明之前最普及的大众交通工具
起初，市政当局和私营企业也试图通过最大程度地利用好道路和地面交通工具来改善交通拥堵状况。一种叫做公共马车的四轮大车，担负着城内运输的任务。但是这些车占用了马匹、手推车和新兴汽车的道路，对于缓解拥堵状况来说根本无济于事，却使道路变得更加危险和肮脏。有时候，延误和拥挤还会导致暴力事件发生。
伦敦市领导最终得出结论，为了保持城市的正常运行，他们不得不建立一个新的交通系统。在地面上空间所剩无几的情况下，唯一的选择就是把这个新的交通系统放到地下。世界各地的其它城市纷纷效仿伦敦的做法。如今，世界上有超过160个地铁系统，其中大部分都是因为城市过度拥堵、污染和扩张而兴建。
但是，要想在地下修建隧道，谈何容易？尤其修建第一条隧道时最为艰难。接下来，我们看看地铁隧道到底是如何挖建的，地铁又是怎样运行的。