Было бы логичнее, как мне кажется, переименовать станцию метро в <<Площадь Льва Толстого>>, всё же <<Петроградская>> не единственная станция метро на Петроградке.

Ну так станция же не называется "Петроградская сторона". В моём представлении, название в виде одиночного прилагательного не обязывает станцию быть наилучшим выбором для того, с чем ассоциируется название. Вот когда название полностью совпадает с наземным топонимом (например, "Проспект Просвещения"), то да, хотелось бы соответствия, но, увы, такая закономерность не сложилась.

Интересно, что Петроградка на момент появления 31 маршрута уже существовала, так что остановка не могла уже так называться