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(1)設(shè)計依據(jù)
在工作開展之處,必須對參考依據(jù)進行仔細研究,如上級部門下發(fā)的任務(wù)書、指導(dǎo)性文件、設(shè)計規(guī)范文件、設(shè)計合同等。
(2)對設(shè)計工作中的細節(jié)有一個初步的了解
及線路輸送電力的容量、電壓等級、導(dǎo)線截面、線路總長度、中間落點、連接方式等,同時對設(shè)計范圍有一個初步的規(guī)劃,如工程的預(yù)算、工程需要應(yīng)用的設(shè)備等。
(3)根據(jù)下發(fā)施工任務(wù)的要求
對設(shè)計的各部門進行安排,同時讓各個設(shè)計部門明確好各項工作開始的時間和完成的時間。
(4)主要經(jīng)濟和材料耗用指標
主要包括全線的本體造價及綜合造價,每公里的本體造價及綜合造價。除此之外,還應(yīng)當(dāng)說明每公里耗用的避雷線、導(dǎo)線,以及其與避雷線
2電力線路設(shè)計問題的研究
(1)優(yōu)化電力線路設(shè)計工作
首先,應(yīng)該明確電力線路設(shè)計的依據(jù),也就是設(shè)計的原則,需要根據(jù)不同作業(yè)施工地區(qū)的實際情況來有針對性地進行設(shè)計,嚴格依照各種文件條款的規(guī)定展開線路設(shè)計。其次,優(yōu)選電力線路路徑。在明確了設(shè)計思路與設(shè)計依據(jù)后,就要做好路徑方案的選擇,要從線路路徑長短、能夠被開發(fā)利用的各種交通線路以及交通線路周圍的地形、地質(zhì)狀況,河流布局以及常年的氣候特點等方面出發(fā)進行優(yōu)化布局和選擇,其中要重點避開工業(yè)污染嚴重、地形復(fù)雜、地表障礙物繁多等地理空間環(huán)境,同時要結(jié)合線路轉(zhuǎn)角、曲折系數(shù)等方面來選擇最優(yōu)路徑。將一切因素進行綜合考慮、集中處理后,再選擇最優(yōu)電力施工線路。
(2)線路機電部分的設(shè)計
線路機電部分的設(shè)計在整個電力線路設(shè)計中也占據(jù)著十分關(guān)鍵而重要的地位,這其中要顧及氣象條件、導(dǎo)線架設(shè)等因素。要求我們在設(shè)計中注意以下幾點,第一,注重優(yōu)選氣象條件。當(dāng)電力線路的長度過長,遇到氣象環(huán)境較為復(fù)雜的地區(qū)時,需要對這些氣象區(qū)進行分段處理,具體需要重點參考的因素有:當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶞囟取⒆罡邷嘏c最低溫、風(fēng)力最大值、電線覆冰值、雷雨時間、電線內(nèi)外電壓等等。第二,導(dǎo)線的技術(shù)標準。要根據(jù)電力線路與系統(tǒng)的設(shè)計需要等來科學(xué)選擇導(dǎo)線,其中包括截面、型號、規(guī)格、價格、質(zhì)量等因素的考慮,其中要明確導(dǎo)線的主體機械與電氣特征。第三,科學(xué)組裝。因為電力系統(tǒng)的桿塔結(jié)構(gòu)、絕緣子類型、導(dǎo)線等都各有差異,因此,需要采用各類組裝模式。通常來說,單串絕緣子串就能夠達到標準、滿足要求,當(dāng)遇到一些特殊的地理環(huán)境,例如:交通線路、復(fù)雜地形區(qū)、高寒區(qū)等時,則可以用雙串絕緣子串來達到標準。第四,導(dǎo)線的防震。為了增強導(dǎo)線的防震抗震功能,要從以下因素出發(fā)來優(yōu)選導(dǎo)線,例如:安全系數(shù)、使用應(yīng)力最大值、平均運行應(yīng)力等等,同時也要顧及電力線路所經(jīng)由地方的環(huán)境特點,例如:地形狀況、氣候條件等等,對應(yīng)提供抗震方法。其中要重點考慮施工地區(qū)的風(fēng)力狀況、線路架設(shè)高度、地形等因素,因為這些因素會嚴重影響導(dǎo)線震動規(guī)模。
(3)科學(xué)選擇桿塔類型
電力線路的桿塔類型大致包括:直線型、轉(zhuǎn)角型、耐張型等等,具體的線路設(shè)計作業(yè)中,可以著重選擇那些能夠經(jīng)得住施工考驗的成熟桿塔,而且要明確選擇一種桿塔類型的原因,這就需要明確不同類型桿塔的特點,以及這種桿塔的適宜條件,所需的鋼材、混凝土數(shù)量等等,也要將線路所經(jīng)由路徑的環(huán)境因素納入考慮范圍,經(jīng)過多重比較分析與鑒別之后,再決定選擇哪一種類型的桿塔。
3結(jié)語
最小坡段長度
(1)站坪坡段最小長度:《設(shè)規(guī)》規(guī)定:“車站站臺計算長度內(nèi)不得設(shè)置豎曲線冶,以保證站臺平整和乘客安全,并便于車站設(shè)計施工。設(shè)站坪坡度2%,車站兩端節(jié)能坡25%,則兩端相鄰坡度差分別為27%和23%,按半徑3000m計算豎曲線切線長分別為40.5m和34.5m,以當(dāng)前國內(nèi)地鐵常采用的國產(chǎn)B型車6節(jié)編組為例,列車計算長度取整為120m,則站坪坡段最小長度為40.5+120+34.5=195m,取整為200m。
為便于車站布置留有余地,通??稍O(shè)計為250m。當(dāng)采用其他較長車型或列車編組較多時,則站坪坡段最小長度應(yīng)相應(yīng)加長。帶有配線的車站應(yīng)根據(jù)岔線布置要求設(shè)計站坪坡段長度。
(2)區(qū)間線路最小坡段長度:《設(shè)規(guī)》規(guī)定:“線路坡段長度不宜小于遠期列車計算長度冶,使一列列車范圍內(nèi)只有一個變坡點,避免變坡點附加力的疊加影響和附加力的頻繁變化,以保證行車的平穩(wěn)。還規(guī)定應(yīng)滿足相鄰豎曲線間夾直線長度不宜小于50m,使豎曲線既不相互重疊,又相隔一定距離,有利于列車運行和線路維修養(yǎng)護。區(qū)間線路較站端行車速度較高,為提高行車平順性和乘客舒適度,豎曲線需采用較大半徑,一般情況為5000m。
相鄰兩變坡點的坡度差設(shè)定均為最大30%,則其豎曲線切線長均為75m,仍以上述列車長度120m為例,則最小坡段長度為:(75+50+75)m=200m>120m,可見當(dāng)兩相鄰變坡點坡度差均控制在30%以內(nèi)時,則區(qū)間線路坡段最小長度可設(shè)計為200m。
當(dāng)相鄰兩變坡點坡度差大于30%時,則最小坡段長度應(yīng)相應(yīng)加長。由于現(xiàn)行《設(shè)規(guī)》對變坡點坡度差最大值沒有明確規(guī)定,加之豎曲線和緩和曲線重疊也不受限制(因地鐵多采用混凝土整體道床),因而線路拉坡時隨意性大,往往將相鄰兩反向大坡度直接相連產(chǎn)生很大的坡度差,又疏忽了檢算,容易發(fā)生豎曲線間夾直線長度不滿足要求的設(shè)計違規(guī)問題,對此設(shè)計者尤其是新手應(yīng)引起足夠重視。
最大坡度差限值研討
相鄰坡段坡度差,不同類別的鐵路都有明確的限制規(guī)定,以客貨混運的常規(guī)鐵路為例,20世紀70、80年代的《線規(guī)》規(guī)定,坡度差不應(yīng)大于重車方向的限制坡度值。現(xiàn)行《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090—2006)對坡度差值作出了更詳細的規(guī)定,根據(jù)列車通過變坡點時產(chǎn)生的縱向力不大于車鉤強度和不同列車牽引定數(shù)這兩個因素分為4檔,一般為8%、10%、12%、15%,困難情況為10%、12%、15%、18%。地鐵不同于常規(guī)客貨混運常規(guī)鐵路,地鐵是客運專線,沒有貨運,列車種類、牽引質(zhì)量單一,其動車組牽引力充裕,但因地鐵是城市軌道交通客運專線,故對其行車平穩(wěn)性和乘客舒適度應(yīng)是重點考慮的因素,坡度差過大,對此影響較大,同時對設(shè)計施工、運營養(yǎng)護也帶來不利影響,因此,對地鐵坡度差最大值宜有所限制,論述如下。
(1)行車平穩(wěn)性和乘客舒適度
列車通過變坡點時要產(chǎn)生附加力和附加加速度,引起車輛振動和局部加速度增大,變坡點采用豎曲線連接可得到有效緩解。但當(dāng)列車通過豎曲線時,產(chǎn)生的豎向離心加速度未被平衡部分仍將影響乘客舒適度。當(dāng)變坡點坡度差過大,即相鄰兩反向大坡道,列車交替降速加速,影響行車平穩(wěn)性,因而也降低了乘客舒適度。
(2)方便設(shè)計
由于地鐵站間距離短,市區(qū)一般1km左右,扣除站坪及站端坡段,區(qū)間線路縱坡往往只能設(shè)計成短坡段,通常多采用200m。如前所述,當(dāng)相鄰坡段坡度差控制在30%以內(nèi)時,設(shè)計最小坡段200m無須檢算即可滿足豎曲線間夾直線長度規(guī)定,從而可避免坡度差過大容易發(fā)生的設(shè)計違規(guī)問題。
(3)有利施工
變坡點豎曲線地段線路高程需要調(diào)整,當(dāng)調(diào)整量大于整體道床厚度允許調(diào)整量時,需通過調(diào)整結(jié)構(gòu)高程來實現(xiàn)。如地下線框構(gòu)施工需要通過結(jié)構(gòu)變截面降低底板(凸形變坡點)或抬高頂板(凹形變坡點)來滿足調(diào)整量。而盾構(gòu)施工時,豎曲線地段線路高程調(diào)整量只能在盾構(gòu)推進中進行調(diào)控實現(xiàn),給施工帶來難度,坡度差越大,調(diào)整量越大,調(diào)整地段越長,如坡度差為30%時,高程調(diào)整量最大處563mm,調(diào)整地段長度達150m,若坡度差再大,則盾構(gòu)推進調(diào)控難度更大,對此施工部門反映強烈。
(4)軌道養(yǎng)護維修
如前所述,列車通過變坡點要產(chǎn)生附加力和附加加速度對軌道產(chǎn)生沖擊,故變坡點處豎曲線地段和線路平面曲線地段一樣,都是線路的薄弱環(huán)節(jié),是軌道養(yǎng)護維修的重點地段,坡度差越大,豎曲線越長,例如坡度差30%,則豎曲線已長達150m,若坡度差再大,豎曲線更長,勢必增加運營期間的軌道養(yǎng)護維修工作量和費用。
綜上所述,從提高乘客舒適度,方便設(shè)計施工,減少養(yǎng)護維修和運營費用等多方面考慮,認為對坡度差最大值應(yīng)有所限制為宜。據(jù)了解,在工程實踐中,地鐵線路縱坡設(shè)計對坡度差值實際上有所控制,例如北京地鐵一期工程線路設(shè)計中,規(guī)定兩相反方向的坡段連接時,其中一個方向的坡度不應(yīng)大于5%,在二期工程中放寬至10%。
根據(jù)以上分析,并考慮便于設(shè)計操作,建議對地鐵線路相鄰坡段坡度代數(shù)差最大值取《設(shè)規(guī)》規(guī)定的最大坡度值30%,困難地段35%。
地下線路縱斷面與排水泵站的配合
地下線不同于一般鐵路隧道,地下車站和區(qū)間為排出結(jié)構(gòu)滲漏水及消防、沖洗廢水,必須設(shè)置排水泵站,通過設(shè)在線路上的軌道排水溝,水自流集中到線路坡道最低點處的排水泵站集水池,然后提升排入地面城市排水系統(tǒng)。雙線并行地段為節(jié)省工程投資,一般共用一個排水泵站。地鐵縱斷面設(shè)計以右線為準,當(dāng)左右線隧道結(jié)構(gòu)采用單洞單線時,要求左線縱斷面設(shè)計最低點位置,處于右線最低點同一斷面處,錯動量不宜大于20m。
最低點高程宜相等,可允許有30cm以內(nèi)高差。左右線之間若有連接通道,左右線高程宜相同,允許有50cm以內(nèi)高差。
1.1模擬計算方式
所謂的模擬計算法就是針對建設(shè)地實際情況以及公路建設(shè)方案進行模擬計算,合理規(guī)劃公路建設(shè)的相關(guān)指標和具體數(shù)據(jù),在選擇公路建設(shè)方案時選取與模擬結(jié)果最為接近的方案。容耀華(2006)在對某高填方軟土路基特殊路段處治方案進行比選時,借助于數(shù)值模擬手段,對路堤與江堤并行特殊路段的處治方案進行模擬,重點研究了路堤施工過程路基的變形及其對江堤安全的影響。通過對不同設(shè)計方案計算結(jié)果的分析,從安全可行及經(jīng)濟的角度進行了方案的比選,從而確定了最終設(shè)計方案。通過模擬計算能夠有效分析高速公路建設(shè)過程中所遇到的技術(shù)問題,簡化了設(shè)計的難度,保證建設(shè)質(zhì)量。
1.2優(yōu)缺點對比分析方式
不同的環(huán)境下不同設(shè)計方案都有各自的優(yōu)點和缺點,優(yōu)缺點對比分析法就是針對特定的環(huán)境下不同方案所產(chǎn)生的優(yōu)缺點進行對比分析,從而選擇優(yōu)點較多的設(shè)計方案??等A剛(2007)在研究西康高速公路秦嶺終南山特長隧道消防設(shè)計方案比選時,采用優(yōu)缺點列舉對比分析法對滅火設(shè)施組合、消防干管布置、消防水源選擇等關(guān)鍵性方案進行了比選。
1.3價值工程法
針對公路建設(shè)方案應(yīng)該建立相應(yīng)的價值評定指標體系,從而判斷各個方案的工程價值,確定方案選擇。而價值工程法就是在這一基礎(chǔ)上構(gòu)建起來的。在公路建設(shè)過程中通過結(jié)合實際條件客觀的評價不同工程的機制,通過分析指標權(quán)重來選擇公路設(shè)計方案。秦志斌(2011)在研究山區(qū)公路對自然環(huán)境的影響多目標評價時,首先構(gòu)建了三級評價指標體系,然后運用主觀賦權(quán)法(層次分析法AHP)和客觀賦權(quán)法(熵值法)結(jié)合起來確定評價指標的權(quán)重,根據(jù)各評價指標的權(quán)重大小來確定其對于目標的重要性和對實際問題(山區(qū)公路路線對環(huán)境的影響)的作用大小。
2對不同公路線路設(shè)計方案比選方式的評析
在公路線路設(shè)計過程中選擇不同的比選方式會對設(shè)計方案有較大影響,上文所介紹的四種設(shè)計方案對比方式在實際工程建設(shè)過程中是比較常用的,但是不同的對比方式具有不同的特點,具有一定的優(yōu)勢和缺陷,接下來就對這四種方式進行深入分析,從而在實際公路建設(shè)過程中可以選擇更適合的方式來進行方案對比分析,提高公路建設(shè)質(zhì)量。
2.1五種對比方式優(yōu)點
五種對比方式都有其不同的優(yōu)點,比如多指標綜合比選法通過分析公路建設(shè)方案的不同指標來判斷線路方案是否適合當(dāng)?shù)氐墓方ㄔO(shè),這種方式可以利用指標來衡量建設(shè)方案質(zhì)量,更加直觀。而模擬計算方式可以通過模擬還原實際建設(shè)狀況,使建設(shè)方案更加貼近建設(shè)環(huán)境,符合建設(shè)需要。在設(shè)計方案差別較小,而且方案較多的情況下優(yōu)缺點對比分析方式可以更加客觀的反映各種方案的優(yōu)勢和缺陷,從而根據(jù)實際需要引導(dǎo)建設(shè)者選擇更為適當(dāng)?shù)姆椒?。通過衡量方案價值確定選擇何種公路建設(shè)線路,價值工程法能夠更精確的判定線路的價值,從而全面反映不同方案的價值,為線路選擇提供必要的幫助。
2.2五種對比方式缺點
不同的對比方式除了各具優(yōu)勢以外還存在不同的問題和缺陷。多指標綜合比選法的卻缺點是過分偏重于指標衡量,雖然涉及的指標較多但是仍然缺乏實踐性,不能夠反映方案是否真正符合實際建設(shè)需要。而模擬計算方式雖然可以通過模擬計算實際環(huán)境來確定方案的實效性,但是在計算過程中如何選擇適當(dāng)?shù)闹笜巳匀淮嬖趩栴},特別是計算過程中由于計算較為復(fù)雜,所以經(jīng)常存在計算錯誤。優(yōu)缺點對比方法能夠直觀的反映各種方案的優(yōu)缺點,但是僅僅局限在現(xiàn)有的方案之中,不能通過對比判斷實際建設(shè)所需要的具體方案,從而影響建設(shè)質(zhì)量。通過衡量方案價值盡管能夠確定方案的價值,但是并沒有規(guī)定何種價值的方案更符合各地建設(shè)需要,不能夠具體問題具體分析,所以仍然具有局限性。
3結(jié)束語
1.1設(shè)計目標
公交線路規(guī)劃設(shè)計目標可以從兩個方面來進行總結(jié):一方面是規(guī)劃設(shè)計要努力吸引乘客,確保公交運行效率,降低營運成本,從而較少公交體統(tǒng)耗費,提升公交公司效益。另一方面是優(yōu)化城市人們出行,在規(guī)劃設(shè)計過程中實現(xiàn)人們出行、交通布局和城市主體運行的統(tǒng)一,進而實現(xiàn)社會效益。
1.2設(shè)計原則
在規(guī)劃設(shè)計大城市公交線路時,需要考慮的因素較多,再加上城市公交線路網(wǎng)整體構(gòu)成復(fù)雜,因此要保證線路規(guī)劃設(shè)計達到最優(yōu)效果具有一定難度。盡管如此,在進行公交線路規(guī)劃設(shè)計時,仍要遵循以下原則以保證公交線路開創(chuàng)目的。
①線路規(guī)劃設(shè)計要盡可能與城市居民流動走向相統(tǒng)一。
②線路規(guī)劃設(shè)計要主要考慮沿線居民日常出行需求,如上班、上學(xué)等,同時兼顧其它。
③進行新開線路規(guī)劃設(shè)計時盡量避免調(diào)整原有公交線路,避免發(fā)生串聯(lián)影響。
④線路設(shè)計應(yīng)盡量讓公交線路網(wǎng)絡(luò)上的點、線分局均勻,防止空白區(qū)出現(xiàn)。
⑤注重與其它公交線路的銜接。
2公交線路規(guī)劃設(shè)計方法
在進行公交線路規(guī)劃時除從公交系統(tǒng)收益目標之外還需要考慮社會整體效益目標。公交線路規(guī)劃設(shè)計合理一方面能減少城市擁堵,另一方面也有利于降低乘客出行疲勞,促進社會財富創(chuàng)造。
2.1公交換乘樞紐選址
公交換乘樞紐是緊密聯(lián)系城市各區(qū)域的重要一環(huán),同時也是決定乘客出行方便與否的關(guān)鍵因素。具體選址方法如下:
①按區(qū)域?qū)⒊鞘袆澐?,劃分手段主要依?jù)城區(qū)聯(lián)系度。
②在每個劃分區(qū)域邊界選擇一些可以當(dāng)作換乘樞紐的地點,將這些地點設(shè)為Φf1,看成可行性地址集。
③分配公交OD量。這一環(huán)節(jié)中的分配工作主要作用在不同區(qū)域內(nèi)的小區(qū)之間,可以采用短路徑分配法來進行分配。同時在分配過程中,劃出各區(qū)域邊界上人數(shù)流動大地址集,將其設(shè)為Φf2。
④令Φ=Φf1Φf2,則Φ就是設(shè)計中公交換乘樞紐所選定可以用來建址的集合。
⑤將上述OD分布量應(yīng)用到其它樞紐上,盡量選擇離建址地區(qū)近的地段。例如:兩個區(qū)域間中有換乘樞紐γ,兩個小區(qū)A和B分別在這兩個區(qū)域內(nèi),則AB間的公交OD量就轉(zhuǎn)到了A與γ和B與γ之間。
2.2公交路線規(guī)劃
城市公交路線構(gòu)成公交線網(wǎng),目前對城市公交線網(wǎng)的規(guī)劃主要采用逐條布線和全網(wǎng)最優(yōu)兩種方法,這兩種規(guī)劃方法其目的都在于保證公交客流量最大,縮短乘客出行時間,主要體現(xiàn)在直達乘客量最多。其中,逐條布線法是根據(jù)一些指標在多個可供選擇的規(guī)劃線路中逐條選擇出最適合的線路的一種方法,采用這種方法進行線路設(shè)計并在此基礎(chǔ)之上將多條路線進行疊加,最終構(gòu)成公交線網(wǎng)是一種簡單、可行的線路規(guī)劃方式。實際規(guī)劃過程中,我們可以以此為基礎(chǔ),尋找一種全新的優(yōu)化方法。在確定好公交換乘樞紐之后,大量乘客會在這些換乘樞紐集中,這使得城市中區(qū)域內(nèi)部換乘失色不少?;诖耍谶M行公交線路規(guī)劃的目標應(yīng)定在讓整體公交線路網(wǎng)效率最高,即直達乘客總數(shù)最多。受線長約束,公交線路運行效率可以說在意義上同直達乘客數(shù)所表達的是相統(tǒng)一的。
3BRT線路規(guī)劃設(shè)計
3.1基本原則
BRT線路即快速公交線路,它的建設(shè)同城市發(fā)展關(guān)系密切,因為城市繁榮會促進城市人口出行,這在很大程度上推進了城市BRT路線建設(shè)。在城市中規(guī)劃BRT線路需遵循以下幾點:
①整體性原則。在進行BRT線路規(guī)劃設(shè)計時,要明確BRT線路同專屬車輛、車道間的關(guān)系,它們是共同有機體下的多個密切聯(lián)系的環(huán)節(jié),因此在進行規(guī)劃設(shè)計時,除了應(yīng)用規(guī)劃理論、方法外還應(yīng)考慮這些因素。
②協(xié)調(diào)合理原則。這一點主要是指規(guī)劃設(shè)計BRT路線時需要考慮它同常規(guī)公交線路間的聯(lián)系性,在考慮線路獨立的同時還應(yīng)在大范圍內(nèi)考慮到乘客換乘等其它因素。
③可持續(xù)性原則。規(guī)劃設(shè)計BRT線路需要注意環(huán)境保護,重視可持續(xù)發(fā)展盡量避開生態(tài)區(qū),同時降低線路給居民帶來的干擾。
3.2規(guī)劃設(shè)計流程
進行BRT線路規(guī)劃設(shè)計時首先需要掌握其理論基礎(chǔ)及遵循的基本原則,在此基礎(chǔ)之上對城市中現(xiàn)有的BRT路線規(guī)劃設(shè)計進行分析和學(xué)習(xí),從中則優(yōu)戲曲。
3.3BRT線路規(guī)劃設(shè)計方法
BRT線路規(guī)劃是一項比較復(fù)雜工作,涉及到許多方面的優(yōu)化和組合,具有非線性。此外,由于線路設(shè)計同乘客數(shù)量間是一種制衡關(guān)系,當(dāng)新的交通路線投入運行后,自然便會有部分乘客使用這條交通線路,而這種客流變化又會對公交線路產(chǎn)生影響,面對這種情況,可以采用劃模型來進行BRT線路規(guī)劃設(shè)計。規(guī)劃設(shè)計BRT線路的出發(fā)點是在運營單位獲利的基礎(chǔ)之上保證出行者方便,從而優(yōu)化城市交通系統(tǒng)。因此規(guī)劃設(shè)計要在盡量降低乘客花費、公交公司成本的同時盡最大可能增加客流,從而增加收益。其中乘客花費主要包括兩點:車費及出行時間,乘客會根據(jù)車票價格及出行時間來選擇自己的出行方式。此外,公交公司獲益量同客流量關(guān)系程正相關(guān)。依據(jù)上述這些,我們便可以得出一個雙層規(guī)劃模型。其中上層規(guī)劃函數(shù)與實際相結(jié)合,一方面能減少乘客出行費用,一方面還能降低營運成本,使公交系統(tǒng)獲益。
4結(jié)束語
1.1關(guān)于電纜的接地中壓電纜一般采用三芯電纜,由于三相電纜的芯線在電纜中呈“三角形”對稱布置,三相電流對稱,金屬外皮不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。對于高壓單芯電纜,其芯線類似于變壓器的初級繞組,而金屬護套則類似于次級繞組,所以電流流經(jīng)電纜時產(chǎn)生的部分磁力線與金屬護套鉸鏈后,經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理變化和相互作用,會在護套產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電壓。在護套兩點接地的情況下,由于導(dǎo)線與護套形成閉合回路,環(huán)形電流將會出現(xiàn)在護套中,并且這種環(huán)形電流的數(shù)量級與芯線的負載電流相同,降低芯線的載流量,加速電纜絕緣層的老化,產(chǎn)生大量的電力損耗。所以電纜進線接地應(yīng)選用一端直接接地,另一端經(jīng)護層電壓限制器接地的方式。
1.2直接接地端的選擇如果全部采用電纜進行線路敷設(shè),接地點會選擇線路終端即受電側(cè),方式為直接接地。如果電纜一端要與架空線相連,護套的直接接地點應(yīng)選擇與架空線相連接的一端,這種方式能有效地降低護套上的沖擊過電壓。如果電纜兩端要與架空線相連,應(yīng)把護層電壓限制器設(shè)在架空線不易遭到雷擊的一端,而護套的直接接地點選擇另一端。
2實施絕緣分割交叉互聯(lián)接地
如果線路過長,金屬護套不宜只在一端接地,因為較高的線芯電流會使得金屬護套產(chǎn)生很強的感應(yīng)電壓,不僅會影響到設(shè)備的正常使用,還會具有很大的安全隱患。所以,對于線路較長的電纜可以把絕緣屏蔽層和金屬護套分割成若干個單元,并借助于接頭把相鄰段的屏蔽層和金屬護套交叉連接,使得某段三相導(dǎo)體的周圍的屏蔽層和金屬護套形成連續(xù)回路。值得注意的是,應(yīng)選用絕緣接頭,因為絕緣接頭能使得外屏蔽層和護套在電氣上分段。在進行線路設(shè)計的過程中,要保證電纜的排列是對稱的,以實現(xiàn)降低感應(yīng)電流的目的。
這是因為小段護套電壓的相位差120°,兩個接地點之間的電位相同,沒有電位差,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,因而無法產(chǎn)生電流,通過這種方式能明顯降低金屬護套上的感應(yīng)電壓,其最高的感應(yīng)電壓是在一段的金屬護套上產(chǎn)生的,而不是在整個的線路上。
若電纜排列不對稱,則無論三個小段護套的長度如何,他們形成的電壓的向量和也不可能是零;若兩端均勻接地,在對地合成電壓的作用下,護套內(nèi)就會產(chǎn)生循環(huán)電流,不過由于循環(huán)電流要經(jīng)過大地電阻、接地極電阻,并且自身也非常小,所以不用對其考慮太多;若交叉互聯(lián)后一端接地,另一端對地就會形成一個很小的合成電壓,不過護套內(nèi)并不會產(chǎn)生循環(huán)電流;如果要知道循環(huán)電流對護套電壓的影響,首先應(yīng)算出護套內(nèi)的循環(huán)電流,只要知道任何一相的循環(huán)電流就可知道各相的循環(huán)電流,這是因為各相護套的阻抗一樣,各相的循環(huán)電流也自然相等。循環(huán)電流后護套電壓=循環(huán)電流形成的壓降+每小段護套上的感應(yīng)電壓。
3結(jié)束語
(1)盡量遠離大型礦山,軍事工程等配套設(shè)施,以減少輸電線路建設(shè)的風(fēng)險對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟和環(huán)境,同時避免不良地質(zhì)區(qū),并盡量選擇靠近國道,省級的位置選擇在該路徑不僅可以改善交通的運行,也方便了項目的建設(shè)。
(2)對應(yīng)設(shè)置傳輸線,傳輸線的設(shè)計應(yīng)該設(shè)置成為具有高度對應(yīng)項,使電廠按照詳細規(guī)劃和變電站的設(shè)計相一致的特定方案,限制區(qū)域要使用相同的塔架設(shè)回直立設(shè)施。
(3)要選擇合適的導(dǎo)線長度。兩個分站之間的線路長度是盡可能短,以避免電力功率的損耗。并且選擇材料上要注意材料本身的電阻值、密度、延展性等問題,避免由于導(dǎo)線材料選擇不當(dāng)造成導(dǎo)線自重過大造成危險,也應(yīng)該避免相應(yīng)電阻值過大的導(dǎo)線材料造成導(dǎo)線發(fā)熱出現(xiàn)火災(zāi)。
(4)根據(jù)高差和間距設(shè)置,以避免電線塔間距輸電線路選線過大,由于地面沉降,如過度的風(fēng)偏的現(xiàn)象最終造成導(dǎo)線垂低等不良后果。
2輸電線路工程設(shè)計與施工的管理和控制要點
根據(jù)所處環(huán)境的不同,輸電線路的施工非常容易受到各種外界因素的影響和破壞,因而,發(fā)生事故的概率很大。另外,導(dǎo)線在外的特點要求導(dǎo)線與地面、建筑物等設(shè)施之間要有一定的安全距離,因此造成輸電線路占地空間和線路廊道的增大,從而對土地的利用情況產(chǎn)生影響。下面,本文從幾個方面介紹輸電線路工程設(shè)計與施工過程中的管理和控制要點:
2.1輸電線路導(dǎo)線的選擇
傳輸線導(dǎo)體的主要作用是傳導(dǎo)電流,傳送功率,這是該部分的主要部分。電源線被設(shè)置在所述塔,不僅需要承受導(dǎo)線本身的重量,而且還由雪,雨,陽光和溫度的影響,并因此,電線線路的選擇設(shè)置應(yīng)該選用機械強度高電氣性能更好。許多類型的傳輸線導(dǎo)體,該ACSR最廣泛的應(yīng)用,主要是由于該ACSR通常是由多股鋁導(dǎo)線絞合的形成引起的,是最好的導(dǎo)體的電流傳輸,鋼絲的內(nèi)部繩股,使強度提高該行也起到了非常重要的作用。在電力輸送網(wǎng)格系統(tǒng)中,電壓電平越高,傳輸容量,也能對外部環(huán)境的影響更加敏感。為了提高電力傳輸?shù)馁|(zhì)量和降低高頻通訊以及所選擇的電暈絲的干擾是非常重要的。在正常情況下,使用為確保引線組成的兩個或更多個高壓輸電線路,并根據(jù)傳輸容量、電流強度、供電密度、發(fā)熱的情況下、損失的最大金額去共同決定導(dǎo)線的橫截面的選擇電力和其他條件。有關(guān)符合導(dǎo)線質(zhì)量扭曲的機械張力,以滿足密封性要求和均勻性的金屬絲的表面內(nèi)的規(guī)定的購買請求應(yīng)光滑,腐蝕斑點的條件和包含物不可以存在。
2.2輸電線路路徑的設(shè)計
1)圖上選線
圖上選線主要是指通過收集到的輸電線路周圍區(qū)域的航測圖、地形圖等信息,根據(jù)以往的經(jīng)驗,標識出其中的起點、終點和其他必經(jīng)的地點等位置,然后參考水文地質(zhì)、民航、交通氣象等相關(guān)資料,使線路路徑的選擇盡可能的避開較大的設(shè)施和其他影響區(qū)域,另外,考慮到不同地區(qū)的交通條件,要根據(jù)路徑最短的原則,規(guī)劃多個可實施方案,然后將這些方案進行經(jīng)濟和技術(shù)上的對比,進而選擇一個最優(yōu)的線路路徑方案。
2)現(xiàn)場選線
這一步驟的任務(wù)是將圖紙路線落實到實際現(xiàn)場中,并進行實地踏勘。該階段要求工作人員具有較強的毅力和耐性,因為一個線路可能需要進行多次的走訪和勘察才能最終確定。輸電線路的選擇要盡可能的避開地質(zhì)不良區(qū)域、果木林園、森林等地帶,同時還要檢查已經(jīng)存在的線路的覆冰情況,避免線路經(jīng)過嚴重覆冰的區(qū)域。最后,要對交通運輸?shù)谋憷赃M行充分考慮,以方便線路工程的施工和維護。
2.3輸電線路桿塔的設(shè)計施工
傳輸線塔是用來支持導(dǎo)線的設(shè)備,使之能不管在什么樣的天氣條件下,都能夠滿足的安全要求并確保電磁場的電絕緣性。傳輸線塔支撐結(jié)構(gòu),因此,塔架構(gòu)造周期,運輸時間和成本,以及建設(shè)成本等占有相當(dāng)大的部分。因此,要加強選擇和塔的施工隊伍設(shè)計的重點。著重注意設(shè)計的塔結(jié)構(gòu),成本,尺寸,等等。根據(jù)情況的內(nèi)容。線路初步設(shè)計時,應(yīng)嚴格按照該設(shè)計過程中的成本估算的有關(guān)規(guī)定,利用塔模型盡可能之前已經(jīng)實施的,如果你需要使用新塔將不得不反復(fù)研究,計算和科學(xué)實驗,從而避免不必要的損失。
2.4輸電線路的其他內(nèi)容
首先,在輸電線路工程設(shè)計過程中,我們應(yīng)遵循實事求是的原則。例如,輸電線的選擇方面,線應(yīng)及時更新有關(guān)的技術(shù);在施工設(shè)備上線的選擇,盡量使用節(jié)能,高科技材料的;在設(shè)計方面行路,他們必須利用已經(jīng)成熟的手段。要加強重點輸電線路路徑優(yōu)化程度,不斷學(xué)習(xí)新的技能,并使用這些技能輸電線路的設(shè)計和施工服務(wù)。其次,根據(jù)輸電線路的建設(shè),要運用經(jīng)濟和先進的開挖基坑與人工挖孔樁基礎(chǔ)技術(shù),可有效降低混凝土的用量,節(jié)約工程投資,減少開挖方量,減少水和土壤,破壞周圍的塔的基底部的植被。此外,使用根據(jù)實際情況作適當(dāng)?shù)氖┕し椒ㄊ┕と藛T的要求,提高輸電線路基礎(chǔ)工程的質(zhì)量。最后,整個設(shè)計和建造輸電線路工程,加強對相關(guān)環(huán)節(jié)的管理。設(shè)計與施工輸電線路工程的重要組成部分,施工人員加強管理,包括工作人員和工程材料的管理,防止廢棄物胡亂丟棄現(xiàn)象的發(fā)生,而且還可以防止員工松弛狀況出現(xiàn)。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:輸電線路;路徑;桿塔
隨著國民經(jīng)濟快速增長,各地電網(wǎng)建設(shè)迅猛發(fā)展,從過去的“幾年建一條線路”到現(xiàn)在的“一年建幾條線路”實現(xiàn)了跨越式發(fā)展,供電可靠性進一步提高,電網(wǎng)輸送能力大大增強,但輸電線路建設(shè)的內(nèi)部環(huán)境和外部空間卻越來越小。各地進行土地開發(fā)線路路徑選擇困難,施工占地的民事工作難以協(xié)調(diào),線路改造停電時間短,工程建設(shè)資金短缺等是電網(wǎng)建設(shè)中遇到的新問題。如何應(yīng)對新形勢,最大限度地滿足電網(wǎng)建設(shè)需要已成為技術(shù)部門不斷研究的課題。本文從設(shè)計角度圍繞方便施工、降低造價、利于運行等方面,對輸電線路設(shè)計中應(yīng)注意的問題進行了探討。
1設(shè)計中應(yīng)注意的問題
1.1路徑選擇
路徑選擇和勘測是整個線路設(shè)計中的關(guān)鍵,方案的合理性對線路的經(jīng)濟、技術(shù)指標和施工、運行條件起著重要作用。為了做到既合理的縮短路徑長度、降低線路投資又保證線路安全可靠、運行方便,一條線路有時需要徒步往返3~5趟才能確定出最佳方案,所以線路勘測工作是對設(shè)計人員業(yè)務(wù)水平、耐心和責(zé)任心的綜合考驗。
在工程選線階段,設(shè)計人員要根據(jù)每項工程的實際情況,對線路沿線地上、地下、在建、擬建的工程設(shè)施進行充分搜資和調(diào)研,進行多路徑方案比選,盡可能選擇長度短、轉(zhuǎn)角少、交叉跨越少,地形條件較好的方案。綜合考慮清賠費用和民事工作,盡可能避開樹木、房屋和經(jīng)濟作物種植區(qū)。
在勘測工作中做到兼顧桿位的經(jīng)濟合理性和關(guān)鍵桿位設(shè)立的可能性(如轉(zhuǎn)角點、交跨點和必須設(shè)立桿塔的特殊地點等),個別特殊地段更要反復(fù)測量比較,使桿塔位置盡量避開交通困難地區(qū),為組立桿塔和緊線創(chuàng)造較好的施工條件。
1.2桿塔選型
不同的桿塔型式在造價、占地、施工、運輸和運行安全等方面均不相同,桿塔工程的費用約占整個工程的30%~40%,合理選擇桿塔型式是關(guān)鍵。
對于新建工程若投資允許一般只選用1~2種直線水泥桿,跨越、耐張和轉(zhuǎn)角盡量選用角鋼塔,材料準備簡單明了、施工作業(yè)方便且提高了線路的安全水平。對于同塔多回且沿規(guī)劃路建設(shè)的線路,桿塔一般采用占地少的鋼管塔,但大的轉(zhuǎn)角塔若采用鋼管塔由于結(jié)構(gòu)上的原因極易造成桿頂撓度變形,基礎(chǔ)施工費用也會比角鋼塔增加一倍,直線塔采用鋼管塔,轉(zhuǎn)角塔采用角鋼塔的方案比較合理,能夠滿足環(huán)境、投資和安全要求。
針對多條老線路運行十幾年后出現(xiàn)對地距離不夠造成隱患的情況,在新建線路設(shè)計中適當(dāng)選用較高的桿塔并縮小水平檔距可提高導(dǎo)線對地距離。在線路加高工程中設(shè)計采用占地小、安裝方便的酒杯型(Y型)鋼管塔,施工工期可由傳統(tǒng)桿塔的3~5天縮短為1天,能夠減少施工停電時間。
1.3基礎(chǔ)設(shè)計
桿塔基礎(chǔ)作為輸電線路結(jié)構(gòu)的重要組成部分,它的造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占很大比重。其施工工期約占整個工期一半時間,運輸量約占整個工程的60%,費用約占整個工程的20%~35%,基礎(chǔ)選型、設(shè)計及施工的優(yōu)劣直接影響著線路工程的建設(shè)。
濱州市位于山東省北部,屬于黃河沖積平原,土質(zhì)大部分為粉質(zhì)粘土,而且地下水位高,一般為±0.0~1.0m,地基承載力又低,一般為70~90kN/m2。通俗講基礎(chǔ)越深受力越好、體積越小,但由于受地下水的影響,基礎(chǔ)深埋后泥水、流砂現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率就會加大,給施工帶來極大困難,既影響工期又增加投資。
由于地質(zhì)的特殊性和埋深的局限性,當(dāng)前的基礎(chǔ)型式只有采取淺埋式,通過適當(dāng)加大基礎(chǔ)地板尺寸,增加基礎(chǔ)自重來滿足上拔穩(wěn)定才是比較安全經(jīng)濟的。直線塔埋深控制在2m左右,承力塔埋深控制在3~4m左右可減少地下水對施工的影響。
根據(jù)工程實際地質(zhì)情況每基塔的受力情況逐地段逐基進行優(yōu)化設(shè)計比較重要,特別對于影響造價較大的承力塔,由四腿等大細化為兩拉兩壓或三拉一壓才是經(jīng)濟合理的。
2結(jié)束語
縱觀近年來的輸電建設(shè)工程,每項工程都有各自特點,設(shè)計中脫離工程實際,一味生搬硬套是無法保證設(shè)計質(zhì)量與滿足電網(wǎng)發(fā)展需要的。只有結(jié)合實際,因地制宜,通過優(yōu)化方案,科技攻關(guān),不斷探索與創(chuàng)新,才能滿足建設(shè)堅強電網(wǎng)的要求,才能開創(chuàng)工程設(shè)計“技術(shù)先進、安全合理”的全新局面。
參考文獻
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作者:李建強 單位:鐵一院蘭州鐵道設(shè)計院有限公司
由于大何線列車牽引質(zhì)量為10000t,存在站前長大坡道地段(重車13‰制動地段),且存在平面最小曲線半徑等情況,因此,在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮線路的實際特點,對該地段的鎖定軌溫進行單獨設(shè)計,合理確定鎖定軌溫。軌道結(jié)構(gòu)加強保持軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的軌道阻力包括道床縱向阻力、道床橫向阻力和扣件扭矩等方面。為保持軌道幾何狀態(tài)的穩(wěn)定,應(yīng)在曲線外側(cè)對道床進行加寬、加高,內(nèi)側(cè)保持道床飽滿,同時注意軌道框架的加強,確保軌道幾何方向的良好。在大何線無縫線路設(shè)計中,充分考慮重載鐵路的受力特點,采用重型預(yù)留特重型軌道結(jié)構(gòu)標準,鋪設(shè)Ⅲ型混凝土軌枕及相應(yīng)彈條扣件,雙層碎石道床;800m及以下曲線半徑地段采取外側(cè)道床加寬、加高并設(shè)置軌道加固樁(必要時)等措施,確保軌道整體框架結(jié)構(gòu)狀態(tài)的穩(wěn)定,同時建議在后期軌道維修、更換軌枕和清篩道床等過程中,采取限制行車速度,利用重載列車的自重使道床達到穩(wěn)固狀態(tài)的措施。列車的動荷載作用軌道初始彎曲(包括初始塑性彎曲和初始彈性彎曲)是影響無縫線路穩(wěn)定性最敏感、最直接的原因。鋼軌的初始塑性彎曲大多是在軋制、運輸、焊接和鋪設(shè)過程中形成,初始彈性彎曲是在輪軌之間相互作用,特別是橫向力作用下形成的。在軌道方向不良地段,輪軌的相互作用會進一步加劇軌道幾何形位的變化,在豎向荷載作用下會引起軌道上浮,使得軌道局部橫向阻力減少,從而引發(fā)脹軌跑道??梢哉f,溫度壓力過大、軌道幾何狀態(tài)不良(尤其是道床的飽滿及密實程度)、列車的動荷載作用是造成重載線路脹軌跑道的主要原因。溫度壓力的增加是造成無縫線路鎖定軌溫升高的主要因素,道床的飽滿和密實是道床縱向、橫向阻力滿足要求的主要保障,而列車的動荷載作用則會對鎖定軌溫、橫向位移和橫向阻力產(chǎn)生影響。因此,需要綜合考慮以上因素,分析重載鐵路無縫線路的脹軌機理,分不同路段確定合理溫升,確保行車安全。
影響重載鐵路無縫線路允許溫降的主要因素有斷縫允許值、鋼軌焊縫強度和特殊地段附加縱向力等因素。鋼軌斷縫允許值列車低速行駛時,斷縫允許值可適當(dāng)加大,據(jù)鐵科研的研究結(jié)果分析,列車以85km/h時速通過138mm斷縫時,車輛、軌道的各項力學(xué)和幾何參數(shù)均在安全范圍內(nèi),目前建議的斷縫允許值8cm在低速行駛下是安全的。鋼軌焊縫強度隨著科技的不斷進步,國內(nèi)的鋼軌生產(chǎn)工藝和焊接工藝得到不斷發(fā)展,焊接接頭部位的強度可以得到充分保證,焊接強度可達鋼軌母材的95%~105%,各項性能指標均可以達到鐵路行業(yè)要求,鋼軌焊縫處發(fā)生斷軌的可能性不大。特殊地段附加縱向力采取式(1)計算所得中和軌溫,可能會給無縫道岔等特殊地段帶來不利影響,由于在基本軌限位器附近產(chǎn)生較大附加縱向力Pa(其值約為區(qū)間無縫線路的1/3),無縫道岔鎖定軌溫偏低會引起基本軌和尖軌彎曲變形,威脅行車安全。同時,在確定無縫線路的鎖定軌溫時,也要考慮道岔、橋梁等特殊地段附加縱向力的影響。由于大何線所處地區(qū)的極端歷史最低氣溫可達-34.5℃,在設(shè)計過程中必須進行斷縫允許值和特殊地段附加縱向力檢算(連續(xù)梁橋及無縫道岔地段),如果軌溫變化幅度太大,單一鎖定軌溫已不能滿足軌道結(jié)構(gòu)的安全運營要求,可在橋梁、無縫道岔等地段設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器,以滿足運營需求。
合理確定鎖定軌溫只是保障重載鐵路運營安全的基本要求,運營過程中更應(yīng)該保持日常鎖定軌溫的準確性,加強軌溫監(jiān)控。對由于線路爬行或其它原因引起的鎖定軌溫變化路段,要及時做好應(yīng)力放散工作,并使線路軌溫保證在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)。同時,要求對鋪設(shè)無縫線路的長鋼軌的初始順直度進行檢查,保證線路的初始方向圓順,各項幾何尺寸偏差在限制范圍內(nèi)。設(shè)計時對小半徑曲線地段應(yīng)在線路外側(cè)對道床進行加寬、加高,增加道床橫向阻力,特殊區(qū)段還應(yīng)設(shè)置鋼軌加固樁和線路防爬設(shè)備,保障線路狀態(tài)良好,提供充足的抵抗軌道彎曲變形和保持穩(wěn)定的能力。通過計算得到曲線半徑800m區(qū)段允許溫升[Δtc]為50.86℃,由斷縫決定的允許溫降[Δtd]為65.11℃,所得設(shè)計鎖定軌溫為(17±5)℃,其溫升、溫降幅度均在允許范圍內(nèi)。但據(jù)此計算伸縮區(qū)長度及預(yù)留軌縫發(fā)現(xiàn),因溫差較大,預(yù)留軌縫難以取值,故最終確定設(shè)計鎖定軌溫為(17±3)℃,同時要求加強伸縮區(qū)的軌道結(jié)構(gòu)阻力,并注意位移觀測樁的設(shè)置與觀測。本文結(jié)合大何線重載鐵路無縫線路的設(shè)計問題,通過重載鐵路無縫線路穩(wěn)定性和強度的主要影響因素的分析,提出無縫線路設(shè)計應(yīng)注意的一些關(guān)鍵問題及解決辦法,并在實際設(shè)計過程中得到運用,確保設(shè)計符合要求,保障后期的運營安全。