线路方案选择

线路方案选择（精选7篇）

线路方案选择 篇1

1 线路在国民经济和路网中的意义和作用

盘锦地处辽西沿海城市群和沈阳中部城市群的交汇点,是辽宁省重要的油气化工区,全省规划的石化基地之一,是一座以石油化工为主导产品的对外开放城市。

为配合辽宁省“五点一线”宏观经济发展战略的实施,盘锦市规划建设具有临海特色的盘锦辽滨沿海经济区。规划重点发展船舶制造、机械加工、石油化工、现代物流等主导产业,形成盘锦市竞争实力较强的装备制造业和原材料工业集聚区。盘锦辽滨沿海经济区的建设包括盘锦海港区的建设,港口建设需要有强大的后方通道作支持。

本项目的建设,对形成盘锦市海陆联运的综合运输体系,优化与内陆腹地的交通联系,促进辽宁省“五点一线”沿海经济带发展战略规划和沿海经济区发展具有重要而深远的意义。且对促进盘锦辽滨沿海经济区的发展,促进资源优势向经济优势转换的进程,吸纳海外经济增长势能的辐射,开拓海外市场,改善投资环境、吸引外资,以及对促进港口升级具有十分重要的意义和作用。

同时建设盘锦港疏港铁路,形成盘锦港的后方通道,与区域周边铁路网络形成优势互补的格局,可以进一步加强区域铁路网改善区域路网结构有利于盘锦港未来发展不断满足日益增长的港口和盘锦市的货物运输需求。

2 线路方案的综合研究

2.1 接轨站方案的选择

根据盘锦地区既有铁路网分布和本线的线路走向,本次主要研究了沟海线上的渤海、新立和新开三个接轨站方案,接轨比较方案示意图见图1。

2.1.1 渤海站接轨方案

线路自沟海线的渤海站海城端引出,沿既有沟海线并行至苏家洼子,然后折向南行,跨兴(隆台)于(楼)公路至小胡,经东升后,连续跨三干渠、西排总干渠,绕金马油田采油区,经胡家店,上跨盘海营高速公路,于大洼县东侧2km处设大洼站,出站后经唐家,跨新开总干渠、田庄台总干渠,至接轨方案比较终点田庄台,线路全长35.6km,主要工程投资99 284万元。

2.1.2 新立接轨方案

线路自沟海线上的新立站海城端引出(车站南侧现有兴隆台至于家楼公路沿既有沟海线并行,考虑公路上跨铁路),铁路经高家铺折向南后,过西家铺、陈家街至胡家店,自胡家店至田庄台与渤海接轨方案相同,新立接轨线路长31.956km,主要工程投资91 121.9万元。

2.1.3 新开接轨方案

线路自沟海线新开站的海城端引出,沿海城方向前行,至新开河前折向西南,经唐家,跨盘海营高速(桥长2.498km),设大洼站,出站后经八家子、北窑至比较终点田庄台,线路全长32.843km,主要工程投资92 816.5万元。

2.1.4 接轨方案优缺点分析及推荐意见

接轨方案的优缺点见表1。

从满足主要运量盘锦港至渤海的运输需求考虑,渤海接轨方案虽然工程费用较大,但运营长度最短,运营费用最省,且渤海站为一主要工业站;渤海接轨方案与盘锦远期规划不冲突且较少占用沟海线运输能力,方便运输组织管理,与兴(隆台)于(楼)公路交叉远离沟海线、施工方便,经比选,渤海站接轨方案作为铁路方案的推荐方案,并最终作为盘锦港疏港铁路的实施方案。

2.2 线路走向方案的选择

从推荐的渤海站接轨方案中,对线路区间经过大洼县部分做了线路走向的研究方案比较示意图见图

2.2.1 靠近大洼县的西线方案

线路比较起点自胡家街(AK 15+000)起,跨盘海营高速特大桥(桥长2 600m),过甄家街、杨家街、姜家后,设大洼站,出站后前行,经唐家后,分别跨过新开总干渠和田庄台总干渠,再经中央堡、新村,至田庄台设站,出站后分别跨G 305、营盘公路,至线路比较终点六屯,全长为27km,主要工程投资为76 239.8万元。

2.2.2 靠近疙瘩楼水库的东线方案

线路比较起点自胡家街起,跨过盘海营高速特大桥(桥长2 400m),沿新开西排总干渠南行,经黄家、穿邓家后,前行设大洼站,出站后经唐家,跨过新开总干渠,穿过朱家铺,再跨田庄台渠,再经中央堡、新村,至田庄台设站,出站后分别跨G 305、营盘公路,至线路比较终点六屯,全长26.323km,主要工程投资74 011.8万元。

2.2.3 优缺点分析及推荐意见

经比较,西线方案线路长度较东线方案长了677m,桥梁长了463m,工程投资增加了2 228万元;西线方案离大洼县城较近,交通方便,便于货物集散,对地方经济的带动作用强于东线,而东线方案横穿了邓家,朱家铺,拆迁量较大;考虑地方政府意见及铁路尽量靠近大洼县因素,故本次研究暂推荐采用西线方案。

3 推荐方案综述

本次研究推荐采用渤海引出靠近大洼县的西线方案:线路自沟(帮子)海(城)线渤海站海城端引出,沿既有沟海线并行至苏家洼子,然后折向南行,跨兴(隆台)至于(楼)公路,经小胡,后跨三干渠、西排总干渠至胡家店,然后上跨盘海营高速公路(桥长2 606m),过姜家后于大洼县东约2km处设大洼站,然后经唐家,跨新开总干渠、田庄台总干渠,过新村至田庄台设站,出站后跨G 305、营盘公路,进船舶工业基地,靠近规划盘锦新港设盘锦港站。线路全长53.626km。

4 结语

铁路选线是一项涉及面广,政策性很强的综合性工作。应结合区域经济要求、铁路路网规划,从国家、全局、战略着眼,服从国民经济发展的需要,考虑铁路与公路、水运等运输方式的衔接和协调出发,与沿线城市规划的配合着想,加以综合研究。盘锦港疏港铁路的铁路走向,合理选择接轨方案、优化布置车站设计从而研究出合理的线路方案。

摘要：以盘锦港疏港铁路为例,介绍了铁路选线的基本过程,指出铁路方案的选择应结合区域经济、铁路路网、城市规划、沿线交通、工程投资等进行研究,从而确定最优方案。

关键词：铁路,线路方案,接轨站

参考文献

[1]GB 50090-2006,铁路线路设计规范[S].

[2]GB 50091-2006,铁路车站及枢纽设计规范[S].

[3]中铁二院工程集团有限公司.新建铁路盘锦港疏港铁路预可行性研究[R].2008.

[4]闫华.黄韩侯铁路黄陵至韩城段线路走向研究[J].山西建筑,2010,36(8):280-281.

天平铁路线路局部方案选择的启示 篇2

本线新建长度仅112.4km, 但全线地处山区, 且需穿越关山、六盘山等高大山岭, 地形险峻、地质复杂, 属典型的山区越岭线路。全线桥、隧长度占线路总长近70%, 工程十分艰巨, 选线难度较高。其中天水至张家川段为越岭前引线地段, 可行性研究工作中, 在大面积方案研究的基础上进行了综合比选, 推荐该段采用溯牛头河、樊河、天河河谷而上的线路走向方案, 报铁道部并获批。在此框架下, 定测、初步设计工作中, 根据现场调查情况, 逐段落进行局部方案的研究比选, 最终确定全段线路方案。其中杨家碾至周家村、天河河谷两段线路长度虽短, 但特点鲜明、对类似情况的线路方案研究有较高的借鉴价值。

1 杨家碾至周家村段线路方案的选择

1.1 沿线地形地貌地质概况

本段线路穿行于牛头河峡谷区, 峡谷宽度仅约50～100m, 自然纵坡约10‰～15‰, 河床海拔高程1170～1230m, 山峰与河床间高差可达200～400m, 山坡草灌广布, 植被良好。河道蜿蜒曲折, 省道305线沿河北岸崎岖前行, 沿线村庄较少, 其中车长洼村位于本段终端河谷较宽处, 其在牛头河右岸河滩新建的住房 (属5·12地震灾后重建项目) 对线路有一定影响。

两岸山势陡峻, 岩性主要为砂质黄土、黏质黄土及碎石类土;山体大部基岩出露, 岩性主要为下古生界片麻岩和华力西期侵入的花岗岩、闪长岩, 均属硬质岩, 岩性较好。山体表面较为破碎, 有危岩落石、坡面溜坍等不良地质发育, 且局部存在小型滑坡。沿线河谷及山坡表层分布有第四系冲洪积层、风积层、坡积层以及滑塌、错落堆积层等。

1.2 方案的提出和比选

1.2.1 可行性研究阶段方案研究情况

查阅本线在20世纪60、70年代的研究资料, 此段线路基本采用小半径 (250～350m) 曲线沿河南岸蜿蜒前行的线路方案, 限于桥梁、隧道工程技术和钢材、水泥等建材的匮乏, 大量采用陡坡挂线的路基工程, 局部设短隧道以降低工程难度和工程投资。这是限于当时财力、物力以及工程技术水平的一种合理选择, 但其线路长度长、线路条件低, 已不能适应当前的运输需求, 同时陡坡挂线路基工程的设置亦不符合当前国家的环保政策, 建成后养护维修工作量亦大, 且存在安全隐患, 已不可取。

因此在可行性研究阶段, 考虑本线的运输需求, 结合当前普通桥梁、隧道工程技术已很成熟的情况, 推荐最小曲线半径采用800m。相应的提出了以短隧道和桥梁工程为主的多跨牛头河方案和以中长隧道为主的沿左岸隧道取直方案。两方案相比, 都绕避了车长洼村灾后重建房屋, 隧道方案短直而单体隧道工程艰巨, 但由于隧道所处地层岩性较好, 故工程可靠度高且投资略低。多跨牛头河方案桥梁工程大且多为顺河桥, 水流对墩台基础冲刷大;两岸山坡发育的坡面溜坍、危岩落石等不良地质对工程亦有一定影响;同时线路与305省道交叉干扰大, 投资略高。综合上述原因, 可行性研究推荐采用沿河左岸隧道取直方案, 并报铁道部审查, 得到了认可。

1.2.2 定测及初步设计阶段方案的落实和优化

定测阶段对该段线路进行了进一步分析论证, 通过现场深入调查及勘探工作发现, 可研阶段研究的多跨牛头河方案地质情况复杂, 工程安全性较低。而隧道方案中间露头处及大里程侧隧道出口亦存在不良地质, 为此, 本阶段又补充研究了长隧道穿越该段河谷的方案, 如图1所示。

为维持方案比较的完整性, 以保证决策的科学性, 初步设计将以上3个方案一并进行了技术经济分析和比较, 主要内容见表1。由表1可知, 来家山6.4km隧道方案 (DK) 线路平面顺直、长度短;与公路无交叉干扰;以长隧道绕避河谷区不良地质, 工程地质条件好, 可靠性高;工程相对单一且投资最省, 优势明显, 故推荐之。

1.3 线路方案的实施情况与体会

2008年11月, 铁道部组织对本线初步设计进行了审查, 本段方案比选结果得到了充分认可, 最终顺利同意采用来家山6.4km隧道方案。随后开展并完成了施工图设计, 来加山隧道更名为唐杨隧道, 于次年3月开工建设, 目前各项工程施工正在顺利进行中。

从本例可以看到, 山区铁路局部方案的确定, 必须以相应的比较资料作支撑。需紧密结合运输需求与各类工程 (尤其是桥、隧等站前工程) 技术发展水平, 通过充分的纸上定线研究、深入的现场调查核对、细致的工程经济比较, 综合考虑工程投资、工程安全、工程风险等诸因素做出合理选择。

2 天河河谷段线路方案的确定

2.1 线路概况与方案的提出

天河河谷段线路为关山越岭隧道前引线, 受越岭高程控制, 线路足坡爬高。在天河新村一带, 河谷较宽阔顺直, 两岸基岩出露, 地质条件较好。线路设计高程高出河滩12～16m, 路基填方大。为此对该段线路进行了天河新村村前设路基方案和村后设短隧道方案的研究比选, 如图2所示。

2.2 推荐意见与实施方案

对两个方案进行的技术经济比较表明, 村前设路基方案虽然路基填方较高, 但由于河滩基础坚实、周边填料较丰富, 在满足沉降要求的同时, 具有工程简易、投资低的优点。而村后设短隧道方案虽然避免了高填方路基, 但路基工程多为斜坡路基, 两座隧道洞口条件较差且洞身不同程度地存在偏压, 处理有一定难度, 且工程投资较村前设路基方案高约800万元, 占本段总投资近15%。从工程经济角度分析, 村前设路基方案优势明显, 初步设计即推荐采用该方案。

然而在初步设计报铁道部审查后, 专家要求本段采用工程投资高、技术难度大的村后设隧道方案。设计随按村后设短隧道方案进行了补充定测, 并迅速完成施工图设计。而该方案总体上工程技术难度并不高, 开工以来进展十分顺利, 两座短隧道已顺利贯通。工程实施中该决策也得到了沿线地方政府和居民的广泛好评。

2.3 反思与体会

对此进行反思和分析, 推荐意见未获认可是由于忽略了两个问题。其一, 天河新村是张家川县改善民生的“社会主义新农村” 建设示范点, 安置了由困难山区迁移而来的约70户400余人, 虽然设置了立交通道, 但村前高达12～16m路基工程的修建阻隔作用很大, 仍会对生产生活造成不利影响。其二, 路基方案需大量取土, 对沿线环境破坏作用大;同时列车运行产生的噪声污染远高于村后方案, 严重影响沿线居民正常生活。

由此体会到, 传统的以工程经济技术比较为依据来确定推荐方案的评价体系已不能完全适应当前形势。在工程难度可控且差别不大的情况下, 与民生、环保等问题发生冲突时, 以适当甚至较多增加投资为代价, 获取更好的综合效益也是合理的。

3 结束语

1) 线路局部方案的选择, 是线路方案研究的末端工序, 最需要细致周密的工作。各类工程 (尤其是桥、隧工程) 修建技术的提高和投资的相对降低, 为局部方案选线提供了更大的自由度, 这就造成可供选择的线路方案多样化, 加大了线路方案选择的难度。线路定线应参照各类工程较为成熟的技术, 综合考虑各种相关因素, 尽量降低各类工程的修建难度和工程投资。

2) 为更好地完成选线工作, 线路专业人员应积极了解掌握各类工程技术的最新发展和变化, 确保提出的线路方案具备工程可行性, 同时对各种可行方案的比较选择。最终方案的确定, 除应以详细的工程经济比较与技术分析为基础外, 尚应在充分熟悉有关政策、法规的基础上考虑民生、环保、土地利用等问题, 进行综合比选以确定最终的推荐意见。

参考文献

[1]铁路工程设计技术手册——线路.中国铁道出版社, 1994.

[2]师自力, 魏其灿.新建铁路天水至平凉线可行性研究[Z].2008.

[3]马玉清, 魏其灿.新建铁路天水至平凉线初步设计[Z].2008.

[4]GB50090-2006, 铁路线路设计规范[S].

线路方案选择 篇3

1 研究区区域地质地貌环境

甘肃武威市城乡融合发展核心区金大快速通道系一级公路。线路通过地段在地貌上属祁连山山前冲积扇平原, 它是由发源于祁连山区的众多河流长期侵蚀、堆积的结果。冲洪积平原上发育有二级河流阶地, 一级阶地为堆积阶地, 阶面宽大, 是线路通过的最主要地貌单元, 一般高出河床3～4m。二级阶地呈近南北走向的狭窄梁状, 高出一级阶地12～15m。线路k82～k126所经地段又处于腾格里沙漠的南部边缘地带。因此, 来自沙漠区强劲的北西 (40°～50°) 主导风带来的细颗粒粉、细沙覆盖于宽阔的冲洪积平原并改变了原先形态单一的冲洪积平原地貌, 使在冲洪积平原上形成了北西风风蚀低地, 以及风蚀土丘地貌。而西北方向的来沙在地形、植被有利的部位产生堆积, 遂致在冲积平原之上不均匀地分布了大小不一的沙堆、沙丘, 其高度一般在1～2m左右, 不少沙堆、沙丘的高度甚至不足1m, 只有局部地段可达3m左右。但无论沙堆、沙丘、风蚀土丘、风蚀洼地皆属冲洪积平原上的次级微地貌, 其规模甚小, 属非典型的沙漠地貌。

沿线分布的地层, 除地面及表部有极薄 (多小于1～2m) 的风积粉细砂覆盖于不同地形体表部外, 主要出露的地层为上更新统一全新统冲积层, 以浅褐灰色 (干后呈土灰-灰白色) 粉砂、粘土质粉砂、粉砂质粘土与棕黄色粉细砂夹砾砂、细砾为主。结构中密, 干燥--稍湿状, 表征冲击成因的水平层理构造十分明显。该层厚度大, 多超过10m, 地质钻探资料显示, 其厚度大于15m仍未见底。在河床及两侧见有厚度达15～20m的河床相卵砾石层, 与沟间大面积分布的冲积砂、土层呈相变过渡。

2 研究区沙漠地貌特征及沙害概况

拟建线路本区段自K85+800m即进入了著名的八步沙林场内, 直至k124+300m。在长约40km的范围内, 地表或薄地坡覆盖了一层数十厘米至1～3m的风积砂层。区域上, 线路以北约10～15km, 毗邻腾格里大沙漠, 因而给人一种线路在大沙漠中行走的感觉。

沙漠公路风沙危害的原因是细粒沙在风力的作用下, 发生风蚀、搬运和堆积, 在此过程中产生危害公路正常运行的病害[1]。沙漠公路的主要沙害形式有风蚀路基和沙埋路面[2]。风蚀路基是高填方路段的路堤被风刮起, 使路基边坡变陡, 从而降低了公路路基的稳定性。由于本区段范围内并无高填方设计, 故风蚀灾害并不严重;路面沙埋主要是沙粒在风的作用下, 移动到路面上, 形成沙堆, 影响公路的使用。由于本区段范围内分布的沙丘、沙堆规模一般较小, 沙丘、沙堆表面植被生长较好, 丘面结皮现象较为普遍, 不易形成明显、快速的沙丘移动现象, 故不会出现典型大沙漠地区常见的风蚀灾情。可见本区段风沙灾害并不严重, 风沙地貌形态亦不典型。

为确保公路及运营安全, 保证运输畅通, 则必须采取各种固沙、防沙措施。目前, 国内、外防治公路沙害的措施主要有工程防沙措施、化学固沙措施及生物治沙措施[3]。一般认为, 工程防治措施收效快, 但防护期较短, 日积月累的维修费用也较多;化学固沙见效快, 固沙效果不错, 但成本高、施工工艺复杂, 污染环境及对植物发育产生不利影响;生物治沙见效慢, 确实控制和固定流沙从而减少公路沙害的最根本、最持久、最有效的方法, 相对而言也是最经济的措施。由于本研究区段是非典型沙漠区段, 风沙地貌并不典型, 所呈现的景观仅只是临近沙漠边缘地区的“准沙漠地貌”, 风沙灾害也并不严重, 故仅在部分区域采用小型生物治沙措施, 无需采取专门庞大的工程防沙措施。

表1是对沿线地形地貌和底层岩性的逐段解剖, 以及对沿线沙害情况的逐段调查得到的结果。

由表1可以得出以下结论:

1) 拟建线路本区段在地貌上属冲积平原表层覆盖的薄层沙及其所形成的沙丘、沙堆地貌, 规模小, 属非典型沙漠地貌。

2) 区段范围内沙害程度轻微。从位于线路北侧数百米至2～3km的干武铁路轨面积沙和沙埋情况, 按铁道部系统和中科院 (铁道部科学研究院西北分院[4]、铁道部兰州铁路局玉门工务段、中国科学院兰州沙漠研究所玉门防沙组) 对沙害等级划分标准, 属于比“轻微”、“Ⅲ类”还不及的等级。

3) 由于该区域只是临近沙漠边缘地区的“准沙漠地貌”, 沙害情况并不严重, 无需采取专门庞大的工程防沙措施。对于局部沙害相对严重段, 为保证线路修建后公路运营安全, 应在线路迎风侧 (或两侧) 采取草、灌、乔结合的综合植物防护措施。其余地区仅需要采取一定的植树防护措施。

3 线路设计方案的选择

线路设计应贯彻预防为主、防治结合的原则, 尽可能避开风沙严重地段, 选择沙害较轻地段通过, 尽量靠近水源、筑路材料产地, 为施工和运营养护提供便利。

3.1 充分利用良好的地质地貌条件, 做好线路纵断面设计

已如前述, 本区段底层条件的基本特点是大面积连续分布的冲洪积砂土层。具有较有利的工程地质性质, 而且其顶面地形起伏不大, 这就为线路基标高的选定提供了有利条件。K82+100至k92+200m亦属地形平坦段, 草被发育, 为半荒漠地貌, 线路路基可利用1740m左右的地面标高进行调整设计;k98～k119段, 地面高度从k98处的1780m向k119处的1800m逐渐抬高, 但总体属地势和缓段, 线路纵坡调整余地较大。由此可见, 拟建线路所经地区大部分 (约占线路总长的3/4) 属相对高差较小的地形平坦段, 而且土质良好, 承载力可满足路基设计要求。线路设计必须充分利用这一有利条件, 确定路基通过的最佳形式。在确定线路纵断面、调整纵坡过程中, 应尽可能多地采用零断面形式, 至少应采用浅堑低堤, 力求避免选择高丘地段通过而出现深度堑边坡。

3.2 针对不同区段的不同沙害程度, 采取生物防沙、固沙的有效措施, 确保线路运营安全

由于本区段线路所经地区属非典型的沙漠危害区, 为防止可能产生的吹蚀、风积作用, 确保未来公路的运营安全, 应采取生物固沙、防沙措施, 而无需采用庞大又费钱的工程防治措施。由于作为植物生长所依赖的土壤为粘土质粉砂, 且分布广泛, 故更有利于提供造林成活率。因此, 完全可以针对不同沙害程度, 在不同区段采取相应的生物固沙、防沙措施。

在风沙作用相对较重段, 采取由外向里 (外草木, 中灌木, 内乔木) 的分条防治措施。每一条块的宽度可视风沙严重程度, 选择10～20m为宜, 即外部草木带、中间灌木带、靠近铁路的内侧乔木带, 各宽10～20m。外部草木带可选用当地适宜生长的沙蒿 (多年生草本植物) 等, 亦可采用麦秆或芦苇为物种的草方格固沙措施。中间灌木带可选用当地生长条件良好的柠条 (多年生木本植物) 。内侧带则可种植花柳、钻天杨、红柳、榆树等当地适宜生长的乔木, 依其发达的根系实现固沙。由此, 草、灌、乔三层由矮渐高的梯级固、防沙措施, 必将确保线路免受吹蚀、沙埋之患。

对于虽受风沙灾害, 但程度较浅地段, 则只需在线路迎风侧采用种植树木, 便可起到抑制风沙侵害的作用。但亦应保证10m以上的林带宽度, 其树种亦应选择花柳、红柳、钻天杨、榆树等。

3.3 针对不同的边坡, 确定不同的防护措施

利用工程地址比拟法, 在对区段内自然山坡、既有路堑边坡、稳定破与不稳定坡调查研究的基础上, 对区段内出现的由水平层理发育的冲积土层组成的路堑边坡, 应根据路堑的高度的不同确定不同的坡率, 或采用不同的防护或支挡措施, 以确保堑坡稳定。根据实地调查, 对于由冲积粉砂和粘土质粉砂组成的堑坡, 只有当坡率不大于1∶2时才是稳定的;对于1∶1的坡率, 高度达到5m的堑坡则有坍滑发生的可能, 须采取相应的防护或支挡措施。

4 结论

1) 拟建公路行走于祁连山前广阔的冲洪积平原上, 土层性质良好的冲洪积粉土、粘土质粉土、细沙及沙砾层提供了良好的线路路基条件。

2) 作为冲洪积平原上的次级地貌, 沙丘、沙堆等规模较小, 风积沙层厚度很薄, 施工中可予于清除。为防止局部区段的风蚀、风积情况的发生, 应在线路迎风侧针对局部风沙流程度的不同, 采取相应的植物防沙、治沙措施。

3) 良好的冲洪积层分布特征, 为线路纵断面和路基断面型式的设计提供了有利条件, 应充分利用这一有利条件做出最优设计。

4) 根据线路经过地区的地貌和底层结构条件, 应因地制宜地采取恰当的防沙、治沙措施。

参考文献

[1]庞国奇.塔里木沙漠公路防沙设计[J].公路工程, 2006 (17) :19-21.

[2]王春.浅谈沙漠公路设计中的防沙措施[J].油气田地面工程, 1999 (18) :69-70.

[3]殷慧梅.对我国沙漠公路现状及设计的初探[J].技术研发, 2010 (12) :80-81.

线路方案选择 篇4

城市轨道交通线路的走向与空间位置选择的合理与否, 将直接影响到其后的运营效果和城市轨道交通网的合理布局。因此城市轨道交通线路的选线 (或定线) 问题, 将影响城市轨道交通的可持续发展。

1.1 影响城市轨道交通线路走向的主要因素

城市轨道交通的网络规划?在具体确定某一轨道交通线路的走向及主要控制点时, 应符合轨道交通网络的规划原则, 分析研究所选线路的规划服务功能, 即以满足乘客主要出行方向和路径为原则, 确定相应的主要控制点。

城市交通服务功能?无论从经济效益和社会效益来讲, 都要求轨道交通最大限度地吸引客流。因此, 线路应选在客流大而稳定的街区内, 尽可能多地联结城市主要的工业区、居住区、行政文化中心、大型商业网点、对外交通枢纽及市内公交集中换乘点, 以发挥其最大的运营效能。

城市道路网分布—————轨道交通线路走向一般与城市道路主干道重合, 一方面有利于吸引客流, 另外方便旅客换乘。

车站分布与站位选定—————从城市轨道交通线路功能要求考虑, 车站合理间距市区内一般在1 km左右, 郊区可适当大一些。在市区范围内, 站位有设在道路下方和设于街坊内两种选择。不同的方案对施工时地面交通的干扰、地下管线的搬迁、居民正常生活、沿线商业网点的经营、未来车站上部空间开发等有不同的影响。

城市经济实力—————城市轨道交通建设费用较高, 目前地铁每公里造价数亿元, 轻轨每公里造价为地铁的1/3。在选线时应尽量避免大量的拆迁工程。有时需要与城市改造规划相协调, 使单一的轨道交通车站的市政设施建设融入到为地下地上立体发展、现代交通与现代商业密切结合的综合性项目中。

城市交通换乘节点与枢纽的分布—————不仅要考虑先后建设的轨道交通线路之间的换乘, 还要满足轨道交通与地面公交之间换乘方便的需要。在多线交叉处需要布置换乘枢纽, 减少旅客的换乘时间, 加速旅客输送, 最大限度地缩短换乘距离。

城市环境保护—————城市轨道交通线不仅占用了城市的土地资源, 而且轨道交通的运营还会对城市景观、地面交通、环境质量产生一定影响。地面线、地下线 (地铁) 和高架线的选择, 除了需要从投资方面考虑外, 尽量减少可能产生的振动、噪声、电磁干扰和对城市自然景观的负面影响, 也是必须考虑的重要因素。

车辆段、停车场位置—————线路走向还要考虑车辆段、停车场位置的选择, 以尽量减少出入段 (场) 线长度, 使车辆段、停车场与正线有便捷的联系。

1.2 城市轨道交通线路合理方案确定方法

1.2.1 线路方案合理的确定思路

城市轨道交通线路的定线是一个复杂的多目标决策问题。它涉及的因素众多, 有些能用定量的办法进行计算 (如工程数量、占地、客流吸引量等) 比较, 但有些诸如线路施工对沿线居民生活影

对于多目标问题, 目前理论上比较成熟的决策方法有许多种, 如分层序列法、化多为少法、理想点法、效用理论、层次分析法等。考虑到城市轨道交通线路位置确定过程中, 涉及众多的难以定量表达的因素, 因此选择信息需求少、适合于复杂系统决策问题的层次分析法较为合适。?层次分析法要求先根据问题的性质, 确定一个总体目标, 然后建立一个目标实现程度的评价指标体系 (即指标层) , 根据城市客流集散与流动特点和地形地貌及周围城市建筑与规划等环境条件, 构建可行方案集 (即方案层) , 从而形成了一个多层次的系统分析结构模型。

1.2.2 城市轨道交通线路方案评价指标

(1) 吸引客流程度—————主要从可能吸引客流量大小、吸引范围内居住及工作人口的多少、乘客便利条件及其它交通工具的换乘条件等方面衡量。

(2) 线路条件———包括线路长度、曲线半径大小及曲线总转角大小、车站数目、车站设置条件等。

(3) 施工条件—————包括施工方法、施工场地安排、施工运输道路以及施工难易条件之评价。

(4) 施工干扰—————包括对房屋、地上地下管线等拆迁量大小, 对道路交通的影响, 对商业经营的影响等。

(5) 与城市规划配合程度—————主要是评价线路走向与城市改造发展规划的一致性及结合程度。

(6) 工程造价—————主要指建筑工程的造价。各方案间的其它工程费用基本相同。

(7) 运营效益—————线路的运营效益取决于所服务的客流大小。在设计阶段, 根据客运量的预测, 用线路效率指标来评价运营效果。某方案的线路效率指该方案所有路径上各站点间所服务的直达乘客量 (即OD量) 。

(8) 环境影响—————主要指轨道交通线路可能产生的振动、噪声、电磁干扰等方面对城市人民生活环境的影响, 线路的空间位置对城市 (地上和地下) 土地资源利用的影响和对城市自然环境与景观以及历史古迹等影响。

1.3 城市轨道交通线路定线方法的评价

层次分析法突出的优点是所需要的数据、信息较少。但该方法存在的弱点是要求参与决策的所有专家具有扎实的专业知识和广泛的社会经济知识, 并且熟悉工程背景。为提高该方法的实用性和可靠性, 可适当扩大专家咨询范围、采用科学的方法处理专家反馈的意见、等措施。

2 轨道交通项目的建设对城市全局和发展模式都将产生深远的影响

轨道交通项目的建设, 是一个城市建设史上最大的公益性基础设施, 是一个涉及面广、综合性强的系统工程。它的建设是城市发展中的百年大计, 对城市全局和发展模式都将产生深远的影响。因此, 如何做好一个城市的轨道交通规划, 使轨道交通项目建设后, 能有效发挥城市交通和市际交通的整体利益, 促进土地的有效开发利用, 这些都是当前急待探索和需要解决的重大问题。

2.1 建设轨道交通应具备的条件

城市轨道交通建设投资很高昂, 即使经济发达国家, 在策划建设轨道交通项目时, 也保持极其审慎的态度。通常认为, 50万人口以上的城市即可修建轨道交通。但据有的报告分析, 若期望地铁项目产生比较理想的效果, 城市人口在150万以上则是适当的选择。我国则规定人口在100万人以上的大城市可以考虑修建轻轨交通系统, 人口在200万人以上的大城市可以考虑修建地铁交通系统, 或者两者相结合, 具体要由城市的客运需求、经济实力和其它相关因素来决定。概括地说, 建设城市轨道交通, 应具备以下条件:

2.1.1 具有法定的轨道交通网络规划

任何城市在没有做好轨道交通网络规划之前就提出线路方案的项目建议书, 将被认为是没有根据和不合法的。因此, 在轨道交通项目申报立项前, 必须做好综合交通规划和轨道交通专项 (专业) 规划, 并被纳入城市总体规划后得到确认, 才具备法定的基本条件。

2.1.2 应有一定的客运量需求

根据我国城市情况分析, 通常认为人口在100万~200万人的大城市, 单向高峰小时形成2万~3万人次的客流现象较普遍, 配备中运量的轻轨交通系统已能满足公交客运的要求;而人口在200万人以上的特大城市, 单向高峰小时常形成4万人次以上的高强度客流现象, 这就需要采用大运量的地铁系统来承担。虽然在选择轨道交通方式时客运量的大小是主要条件之一, 但若伴随而来的其它条件还不成熟, 则也不宜片面强调客运量需要而追求早建轨道交通项目, 否则也将面临种种意想不到的问题, 造成难以挽回的损失。

2.1.3 应具备一定的经济实力

一个城市的基础设施投资, 占该城市GDP的3%~5%是比较合适的;而公共交通包括轨道交通在内的投资, 占该城市基础设施投资的14%~18%, 即公交投资约占城市GDP的0.9%, 并认为这是一个合理而财力可以承受的指标。若取公交投资额的80%作为轨道交通的投资份额, 则每年可有0.7%左右的GDP投资力度支持此项工程。按以上指标分析, 我国城市修建地铁的投资控制应不超过每公里4亿元, 而轻轨应不超过每公里2.5亿元。据此推算, 当城市每年的GDP达到500亿元以上或人均收入在2.5万以上时, 认为有条件建设轨道交通。

2.1.4 建设标准及国产化问题

建设标准选择是否适当, 将对后期造价有很大影响。就单纯从技术角度考虑, 只要达到安全、实用、经久耐用和造价低廉的要求, 就是建设控制的基本标准。我国城市轨道交通的发展趋势表明, 轨道交通技术装备投资在整体工程造价中的比例已越来越大, 现在有的项目已达到60%, 超过以往土建工程费用占大头的比例。出现这种现象的主要原因是我国的一些地铁或轻轨项目在初期发展阶段还需要利用国外贷款, 采用外贷的附加条件是要购买贷款国的技术装备, 造价也随之而上升。为了改变这种状况, 只有努力开拓轨道交通技术装备国产化工作, 不断扩大产品国产化率, 使外贷影响降到最低限度。技术装备及产品的国产化, 是发展我国轨道交通的长远之计。

2.2 轨道交通网络规划

2.2.1 指导思想

轨道交通网络规划是城市总体规划中的专项规划, 是宏观的控制性规划和指导性的实施规划, 也是近远兼顾的长远性规划。因此, 按规划年限可分为近期规划和远景规划。近期规划与当前城市总体规划年限一致;远景规划无具体年限, 按城市远景规划用地性质、范围及人口的发展规划为基础条件, 使网络规划既能适应和支持城市总体规划, 同时又有适当超前性和滚动性, 引导和推动总体规划的实施, 使两者相辅相成。

2.2.2 网络规模

网络规模就是轨道交通线路总长度的宏观控制, 为的是寻求合理规模, 防止盲目性;同时使方案在比较时具有同等量级的可比性。所以网络合理规模分析是一个重要的质量控制点。线网合理规模主要从“需求”与“可能”两方面分析。

2.2.3 规划原则

(1) 网络布局必须与城市用地布局相结合, 与城市发展形态相一致。

(2) 线路走向应与城市主客流方向一致, 应联接城市主要客流发生吸引源。

(3) 轨道交通作为城市交通的骨干, 应与现有交通工具相配合, 协调发展, 以最大限度地提高其使用效率。

(4) 组建大型换乘中心, 使之成为城市发展的副中心或新区开发的先导和依托点。

(5) 与城市建设计划和旧城改造计划相结合, 以保证轨道交通建设计划实施的可能性和连续性, 工程技术上的经济性和合理性。

(6) 与城市的地质、地貌和地形相联系, 以降低轨道交通工程造价。有条件的地方应尽量采用高架或地面形式。

2.2.4 网络优化

在研究国内外大城市轨道交通经验的基础上, 上海提出了“枢纽锚定全网”的轨道交通网络优化理论。即在进行网络规划时, 首先应根据交通集散点的分布情况, 确定不同等级和不同类型枢纽的布局, 然后根据枢纽布局调整网络, 以满足各集散点之间的交通联系。

2.2.5 建设次序

一般的共识是先建设贯通市中心的直径线, 因为从轨道交通线网体系和运输效率的角度看, 设置贯穿城市中心的路线比较理想, 如“十”字形的干线或根据城市布局特点建设的干线, 随后优先线路一般又定为环线, 使网络的可达性得到较大改善。如上海的地铁1号线、地铁2号线和轨道交通明珠线形成的以“申”字型为基础的轨道交通网络骨架。在构成“直径+环”网络之后, 选择的取向有两种, 一是弥补环内密度较低的缺陷, 即优化环内服务水平, 是一种加强市中心的策略;二是强化环外放射功能的取向, 即优化环外客流发展的需要与导向, 是一种强化城市边缘区与郊区开发的策略。

2.3 换乘枢纽交通组织

合理地进行换乘枢纽交通组织设计是保障轨道网高效运转的前提, 换乘枢纽必须保障乘客能方便、舒适、快速实现不同线路的转换。枢纽近期建设必须依据远期规划, 必须考虑远近期结合。

摘要：本文在分析城市轨道交通线路选线的影响因素基础上, 介绍了线路定线方法的思路与步骤, 并提出了具有实用性和可靠性的改进方法;并从如何有效发挥城市交通和市际交通的整体利益, 促进土地的有效开发利用角度出发, 阐述了如何做好一个城市的轨道交通规划。

关键词：城市轨道交通,线路选线,方案决策,交通规划

参考文献

【1】蔡君时.城市轨道交通.上海:同济大学出版社, 2000年.

【2】沈景炎.城市轨道交通线网总体规划的研究与评价【J】.地铁与轻轨, 2003 (5) :1.

【3】马振海.城市轨道交通线路的敷设形式【J】.城市轨道交通研究, 2005 (3) :27.

【4】张振淼.城市轨道交通环境噪声的评价与控制以及衰减噪声的途径【J】.地铁与轻轨, 2001 (2) :20.

线路保护与通道选择 篇5

在目前的电力系统中, 线路保护主要有纵联差动保护和线路纵联距离 (方向) 保护, 为线路保护信息所提供的通信通道主要有三种形式:电力线载波、光纤直传和SDH网络传输。电力线载波因其技术的局限性, 已逐渐被淘汰, 故本文不再累述, 利用光纤直传和SDH网络传输是当前最主要的运用形式。

2 通道衰耗对线路保护信息传输的影响

在SDH传输网中, 由于线路保护装置与通信设备间的距离很近, 基本上不存在信号衰减的问题, 通道衰耗主要是影响光缆直传模式。

图1为线路保护光纤直传的接线图, 通道衰耗指的是从A站保护装置发光口至B站保护装置接收口光信号的衰耗 (或B发至A收) 。整个通道的衰耗除了线路光缆的衰耗, 还包括了在站内转接的衰耗, 实际经验表明, 在站内转接的衰耗还是挺大的, 在设计时就应充分考虑。

假设光缆线路长40 km, 平均衰耗0.34 DB/km (波长1 310 nm) , 两端站内转接衰耗均为2 DB, 保护装置的发光功率为0 DBm, 收光范围为-5~-15 DBm, 那么通道重衰耗=0.34×40+2×2=17.6 DB, 收光光功率为-17.6 DBm, 在保护装置收光的接收范围之外, 这样的设备不能用于这条线路。需强调的是, 在这种情况下不能使用光纤放大器, 因为光纤放大器会引起保护装置的误判。

同理, 若线路很短, 发光功率很高, 接受端可能收光功率过高, 超出接收范围, 这时只需要串接合适的衰耗器即可。

由于采用光纤直传方式不存在时延、带宽等问题, 只要接收光功率在许可范围内, 两种线路保护方式都可使用。

3 通道时延对线路保护的影响

时延是指数字信号传输的群时延, 即数字信号以群速通过一个数字连接所经过的时间。引起时延的原因主要有两种:一是由传输媒质引起, 此种时延与传输距离成正比, 传输距离越长时延就越大, 但在电、光信号传输中, 这种时延几乎可以忽略不计;二是由传输链路的节点设备引起, 信号的处理, 如采样、量化、封装再到分插、复用都需要一定的时间, 链路节点越多, 信号处理所花的时间也就越多, 这是时延的最主要原因。

(1) 通道时延对线路纵差保护的影响

在电力系统中, 线路纵差保护普遍采用基于数据通道的的同步方法。其原理是首先测定通道时延, 然后根据所测的通道时延以及两侧装置采样时刻的误差, 调整从机的采样脉冲, 从而实现采样同步[1]。

1) 纵差线路保护通道时延的测定

如图2所示, 纵差保护的通道时延测定公式为:

要使式 (1) 成立, 必须满足一个条件, 那就是通道收、发双向时延相等。

2) 装置采样时刻测定误差的测定

如图3所示, 主机和从机根据采样时刻, 可以测算得出两侧装置采样时刻的误差ΔTs。如图2所示, 此时主机采样时刻滞后于从机采样时刻ΔTs, 因此从机在下一个采样间隔TSS>TSM进行调整, 使得ΔTs→0。当ΔTs<ξ时 (ξ为可接受值) , 可以认为, 两侧的继电保护装置就实现了采样同步。

若此时双向通道时延不一致, 从机发送给主机方向的通道时延为设Td1, 主机发送给从机方向的通道时延设为Td2, 根据式 (1) 可以得出测定的通道时延, 记为:

那么, 两个方向实际通道时延和测定的通道时延的误差为:

因此, 无论是在线路正常运行, 还是发生区外故障时, 由于两侧通道时延不一致, 而等效得到线路的差动电流, 可记录为:

其中, IL是线路的穿越电流。设k为制动系数, 则装置制动电流记为Izd=k·2IL。若两侧保护装置运行中达到

线路纵差保护就可能引起装置误动。

根据以上分析, 可以得出结论, 即线路纵差保护要求收发通道的时延一致, 这就是纵差保护通道的时延基本要求。

(2) 通道时延对线路纵联距离 (方向) 保护影响

纵联距离保护, 是指根据反应保护安装处到故障点之间的距离的远近确定动作时限的一种保护装置。但采用纵联距离保护方式, 通信通道的传输质量很关键, 通道质量主要由错误帧、丢失帧和通道编号三的指标决定[1]:

错误帧, 每帧数据进行CRC校验, 当错误帧大于设定值时, 报通道失效;

丢失帧, 通信速率恒定, 每秒钟收帧数恒定, 当丢失帧数大于设定值, 报通道中断;

通道编号, 通道增加编号校验, 如果通道连接错误, 报通道编号不匹配。

若出现以上三种情况, 纵联保护收信状态立即置为无收信状态, 在分相允许式逻辑下可以实现对纵联保护的闭锁。纵联距离保护信息数据的传输速率一般采用复用2 Mb/s, 保护通道满足相关技术要求, 整个通道时延通常不大于5 ms (经过多条通道实测) , 满足线路两侧保护间的电流数据和开关量同步交换要求。

对于线路距离 (方向) 保护而言, 其继电保护信息传送的是开关量, 不需要考虑两侧保护装置的采样同步问题, 即使存在通道时延, 也不需要启动较长的同步过程。因此, 通道时延对线路纵联距离 (方向) 保护没有影响。

4 SDH自愈环保护倒换引起的时延不一致问题

茂名电网SDH传输网采用二纤双向通道倒换环的自愈环技术, 为“双发选收”的结构。如图4 (a) 所示, 假设主用路由为S1, 保护路由为P1。在通道正常情况下, 收端只接收主用方向, 即S1上的信号。如图4 (b) 所示, 当S1中某一节点发生故障时 (如光纤线路中断、设备故障等) , 收端将启动通道自动倒换 (APS) , 只接收保护路由P1上的信号, 从而使业务保持正常通信, 用户甚至不能检测出通道发生故障[2]。这就是SDH传输网采用二纤双向通道倒换环的自愈倒换, 但这一看似简单的倒换过程, 却因为信号经过的链路与原来的不一致, 而产生了传输时延的差异。故障排除后, 收端的倒换开关将自动切换回主用路由S1。对于通道倒换环, 业务的保护是以通道为基础的, 倒换的发生与主备用通道路由的信号质量优劣有关, 通常利用简单的通道AIS (Alarm Indication Signal) 信号来决定是否倒换。

对于上述的二纤双向通道倒换环, 在正常情况下, 通道双向收发路由能基本保持一致, 或者时延差足够小可以忽略。但是, 在单纤故障等情况下, 会发生单侧倒换的情况, 造成两侧装置的通道收发路由不一致, 传输距离、传输链路节点都可能不一致, 这必定产生双向路由时延的差异。这种通道收发时延差, 不符合线路纵差保护对通道双向时延一致性的基本要求。因此, 与线路纵联距离保护不同, 在使用2M复用通道作为线路纵差保护通道时, 电路配置不可采用自愈环保护, 以避免保护切换时出现通道双向时延不一致的现象而影响线路保护动作。

5 结论

综上所述, 可得出如下结论。

(1) 光纤直传模式可用于线路纵联差动保护和线路纵联距离 (方向) 保护信息传输, 但应注意保护装置通信性能与通道衰耗。

(2) 线路纵联差动保护, 其通道不能采用SDH的自愈环功能, 即不能配置SNCP (子网连接保护) , 否则将可能引起保护装置的误动;对于每套线路纵差保护, 可采用独立的双通道方式以提高可靠性。

(3) 用于线路纵联距离 (方向) 保护、安全自动装置及其他辅助保护通道, 可以采用SDH的自愈环功能以保证业务的可靠性。

参考文献

[1]杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用[M].北京:中国电力出版社, 2006.

高压输电线路路径选择新方法探索 篇6

随着计算机技术的发展, 现代线路设计方法是借助计算机技术、使用动态优化、离散优化的方法进行设计, 而传统的线路设计是使用手工和经验的方法进行的。我们在进行输电线路路径方案评价研究时, 接触到了目前国内外线路设计的最新动态, 现介绍如下, 以提高线路设计的质量和效率。

一、当前我国选择线路路径方法简介

选线工作分为初勘选线和终勘选线两步。初勘选线的内容有图上选线、收集资料等;终勘选线是将初勘确定的路径, 在现场具体落实, 按实际地形情况修正图上的选线, 确定线路的最终路径。

设计手册中虽有一些选线的原则, 但这些原则在实际中往往是矛盾的, 例如, 线路要尽可能短, 要尽量避开森林、绿化区, 这可能是矛盾的。在确定路径时, 如何协调选线中这些矛盾的原则, 打破几十年的习惯设计法, 是个难题。

二、线路路径选择的新方法

目前, 国内学者正在研究用专家系统技术和模糊综合评判方法选择线路路径, 国外学者正在研究用目标规划技术选择线路路径, 本文着重介绍用目标规划技术选择线路路径。此种方法分为两步, 一是在计算机自动生成的路径网络中, 用纯经济观点, 找出K条最小费用的路径;二是考虑社会和环境因素对线路路径选择的影响, 用0-1目标规划模型解决该影响。

(一) 线路路径方案的生成。

计算机技术推动了数据采集和绘图技术的发展, 在数据表中可利用卫星图像, 普查信息以及若干资源的数据。先进的地理信息系统可用来识别路径的约束, 避免历史名胜、飞机场等, 但是由于数值解的局限和研究网络的大小先治了地理信息系统的使用。

国外用计算机自动生成线路路径的主要思路如下:首先采集原始数据, 将数字化后的地形图输入计算机, 查看测区内地形地物的分布以及它们对线路布设的影响, 对地物进行合理的区分, 否则会大大影响方案的生成效率。其次是线路走廊的搜索生成, 系统以一个固定的步长将路径从起始控制点向目标控制点延伸, 一旦当前延伸受到地物的阻碍时, 则改变当前延伸的方向。当从路径的最近延伸点无法继续向前延伸时, 回溯到上一延伸点。并改变该点的延伸方向继续向前延伸, 路径延伸到终点时, 则生成一条线路路径。这时需进行回溯以生成其他可能存在的路径。

在路径搜索完成以后, 生成了若干条路径, 对所有路径按族分类, 按照费用最小的原则从各类中选取一条线路路径方案, 完成分类后, 可得到线路路径的网络。路径网络也可用手工生成, 从工程的观点手动生成可能的路径。先用纯经济的观点, 找出K条最小费用的路径, 作为线路路径方案的进一步评价。可用广义复搜扫法 (Generalized Double–Sweep Method) 得到K条最小费用路径。该方法的思想如下:假定网络中所有的结点按1到n编号, 且每一段弧 (ij) 的长度等于dij, 确定各条路径长度的估价矢量, 可用下面一堆递归关系实现:

式中:⊕———表示广义的加法⊙———表示广义的极小值

这些关系用于每一值r=0, 1, 2, ..., 当两次连续应用后, 估价仍然没有变化, 其解收敛于一最优值。式 (1) 定义的运算称为反向搜索, 式 (2) 定义的运算称为正向搜索。

一旦得到路径的长度, 利用跟踪程序可找到相应的路径。假定要求出从原始点到结点i的第m条最短路径, Hmi是这一路径的长度, 这条路径必然是由原始点到结点j的第t条 (t≤m) 最短路及从结点j到结点i的一条弧组成, 因此有:

结点j称为从原始点到结点i第m条最短线路路径上的倒数第二个结点, 通过弧长矩阵D0和各条最短线路路径的长度d1*的集合可确定结点j, 结点j一经确定, 就可以重复这个过程, 以求出从原始点到结点j第t条最短线路路径上的倒数第二个结点。重复这个过程, 最终就可以追踪出从原始点到结点i第m条最短线路路径的全程。

(二) 用目标规划技术选择线路路径。

在得到k条最小费用的路径后, 还应考虑与选线有关的因素, 而对环境引起的破坏考虑较少。随着环境保护法的颁布, 环境因素在选线中已成为不可忽视的因素。要确定线路对环境的影响, 需要许多学科的专家讨论确定, 根据线路与环境的一致性要求, 要减少对生态的、电气的、美学的及社会经济因素的影响。这些影响因线路的电压等级, 经过的地区有所不同。

由于在线路路径选择中, 决策变量限制为0和1, 因而要减少线路对环境的影响问题可表示成0-1整数目标规划, 其模型如下:

式 (4) 要满足约束条件:

式中ni———负偏差;p———正偏差;w———目标i的初始权系数;Sji———目标i中Xj的技术系数;qi———第i个目标;X———决策变量;k———路径个数;L———优先级个数。

求解该模型时, 可用著名的隐枚举法 (Implicit Enumeration Method) 求解。要求主管部门、各学科的专家确定各因素的优先级, 在同一优先级内确定各因素的重要程度权系数。优先级和权系数代表了不同的价值观, 因地域、社会的不同差别很大, 所以没有一项研究成为公认的标准。目标规划技术使用了经济、技术、社会及环境的决策标准, 试图使任一目标的偏差极小化。在几个可行的比较方案中, 选择“最优”的线路路径。在这种情况, “最优”是相对的, 取决于决策制定者的价值观。

三、两步求解法的应用步骤。

可按如下模式应用以上阐述的方法。一是画出合理的路径网络, 应包括所有路段、弧线、转角的费用。二是应用K条最短路径的算法, 找到K条最小费用的路径, K的值定为4或5。三是设置一张社会和环境因素表, 分配优先级和不同的权系数。四使用0-1目标规划算法找到一条路径, 该路径将对环境引起最小的破坏。五是如果在第而步中没有找到一条路径满足社会和环境标准, 增加K的值, 重复步骤三和四。

四、结论

本文叙述的两种求解法, 能应用于高压输电线路路径的选择。电力部门的目标不仅是要选择最便宜的路径, 而且也要选择对环境引起最小破坏的路径。为了解决这两个矛盾的因素, 用复搜索法选择一些小费用的路径。被选择的路径受到社会和环境约束的影响, 用0-1目标规划技术解决。目标规划模型用隐枚举法解决。

该方法的有效性在国外已得到了验证, 结果表明, 如能满足社会和环境的约束, 目标规划技术能解决输电线路路径的选择问题, 该方法的应用是对传统输电线路路径选择设计方法的重大改进。

参考文献

[1].张烈金.用模糊综合评价方法选择输电线路路径[J].电力建设, 1994

[2].张烈金译.用目标规划选择输电线路路径[J].电力建设, 1993

输气管道线路用管选择技术探究 篇7

1 输气管道线路用管选择的原则

首先, 货源应当立足国内, 尽量全部采用国产钢管;其次, 所选钢管也必须质量可靠、技术及生产工艺先进并且价格经济合理;再次, 所选钢管还必须满足工程的设计压力、温度、所输介质的特性以及制造、安装过程中发生的各种应力与变形的要求;最后, 设计中还应尽量降低耗钢量以及钢管品种。

与此同时, 输气管道还要求材质塑性及韧性好、强度高并具有良好的抗腐蚀能力和可焊性, 而且要满足抗震要求、成本低廉且易于加工制造。针对我国目前的施工条件, 对于输气管道材质的要求主要有以下几个方面:在强度方面, 尽管采用高强度等级的管材能够更节省钢材, 然而对于设计压力不是太高的输送管道, 过于强调高强度薄壁管, 虽然经济上可能获得一定的效益, 但是带来的抗震性、抗断裂差及管道失稳等不利因素却不容忽视, 因此除了要满足强度要求之外还要满足刚度与稳定性的要求;在韧性方面, 输气管道破裂不但易引发严重事故, 而且还可能导致扩展性断裂并造成严重后果, 所以输气管道要求其钢材应当具有较高的韧性和塑性;在可焊性方面, 无论是在管厂的钢管焊接还是在施工时的管道环向焊缝, 都要求材质有良好的可焊性能;在抗震性方面, 由于管道经常要途经地震区, 因此应当充分考虑管道用管的抗震性, 而从选材角度来分析, 应当选用延伸性较好的管材, 而由于钢材的延伸率是随着钢号等级的增加而降低, 所以采用钢号较低的厚壁管道来穿越活动断层带或通过地震区比较有利。

2 输气管道线路用管的管型选择

当前我国输气管道线路用管可供选择的制管方式, 其主要包括了直缝埋弧焊钢管 (UOE) 、螺旋缝埋弧焊钢管 (SSAW) 和直缝电阻焊钢管 (ERW) 。三者在价格方面、供货能力和技术特性等方面各有所长。

2.1 价格方面

在价格方面直缝埋弧焊钢管要远高出于螺旋缝埋弧焊钢管, 近年来直缝埋弧焊钢管的价格就比螺旋缝埋弧焊钢管要高出约一至两千元每吨, 而直缝电阻焊钢管的价格又要比螺旋缝埋弧焊钢管高出约两百元每吨。

2.2 供货能力

当前我国能够生产D406.4mm以上的直缝电阻焊钢管的厂家还比较少, 主要有锦西钢管厂和宝鸡石油钢管厂。而我国对于螺旋缝埋弧焊钢管的供应能力较大, 能够生产的厂家比较多, 主要有沙市钢管厂、淄博制管有限公司、华北石油钢管厂、辽阳钢管厂和宝鸡石油钢管厂等。而与螺旋焊管相比, 我国的直缝埋弧焊管由于生产起步较晚, 因此生产能力偏小, 有供货能力的厂家主要有沙市钢管厂、番禺钢管厂和河北巨龙钢管有限公司。总而言之, 我国在供货能力上, 螺旋缝埋弧焊钢管比直缝电阻焊钢管和直缝埋弧焊钢管更强。

2.3 技术特性

由于直缝电阻焊钢管的焊缝是一条直缝, 是属于非填充金属的电阻焊钢管, 其焊缝平滑, 且外形尺寸精度高, 因此其在低压 (小口径≤DN400mm、<6.3MPa) 管线上被广泛采用。而螺旋缝埋弧焊管由于其焊缝与管道轴线方向呈一定的角度, 其焊缝避开了主应力方向, 因此焊缝的止裂能力就比直缝管更好, 同时又由于螺旋缝埋弧焊管的韧性薄弱处避开了主应力, 因此整体刚度也比直缝埋弧焊管更好。而直缝埋弧焊钢管同螺旋缝埋弧焊钢管相比较, 成型质量好、焊缝质量容易保证、焊缝长度短、残余应力小, 通常说来, 直缝埋弧焊钢管的质量比螺旋缝埋弧焊钢管更优。目前在我国, 直缝埋弧焊钢管主要用于输气管道中地区类别较高 (二到四类) 、设计压力在6.3MPa以上的地区。而螺旋缝埋弧焊钢管则在我国的天然气管道当中应用更广, 特别在输气管道设计压力≤6.3MPa的地区普遍使用;同时, 其在输气管道中一类地区、设计压力在6.3MPa以上的地区也普遍使用。与此同时, 经过我国有关权威部门的试验分析和论证, 国产的螺旋缝埋弧焊管在质量指标的许多方面已经接近或达到直缝埋弧焊管的水平, 在一般条件下螺旋焊管基本上能够和直缝焊管进行等同使用, 但是对于安全性要求比较高的地段还是宜采用直缝埋弧焊管, 当然通过大量的实践已经证明, 以螺旋焊管来作为输气管道的用管也是安全可靠的。

3 输气管道线路用管的壁厚选择

按照《输气管道工程设计规范》GB 50251-2003当中的有关规定, 直管段钢管的壁厚以及弯管、弯头的壁厚都可以通过给出的公式进行计算, 满足其要求即可。而在实践过程中, 其线路的直管段、弯管、弯头的壁厚均可以在计算壁厚的基础之上再向上进行圆整选取。

4 结语

而当管道材质和壁厚确定之后, 应当根据管道的环境状况和工作条件进行强度以及稳定性的校核。总而言之, 合理地进行管道材质与壁厚的选择, 是确保工程设计经济合理、安全可靠的技术关键, 也是输气管道线路用管设计中的极为重要的环节。而且线路用管的选择就是要在保证安全可靠的前提条件下, 使输气管道工程能够获得最良好的经济效益。

参考文献

[1]徐永喜, 杨炯.大口径、长距离燃气管道工程机械顶进用钢筋混凝土管的选择[J].城市燃气, 2010, (6) .

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[4]陈静, 潘攀, 潘华.输气管道线路用管选择技术浅谈[J].科技资讯, 2008, (20) .