事故优先控制（共5篇）
事故优先控制 篇1
BRT是解决城市拥堵的有效方式。自 2005 年以来,我国先后有北京、杭州、常州、厦门、济南、大连、重庆、深圳、合肥、武汉、郑州相继开通运营BRT。
目前,我国的许多城市虽然采用了BRT,但是很多城市没有BRT信号优先控制系统, BRT车辆在信号交叉口延误很大,从而导致BRT系统快速、高效、准确的特点没有很好的体现。本文主要针对此种情况,提出BRT信号优先,充分体现BRT的优越性。
1 BRT信号系统的控制策略
公交信号优先控制策略大体分为3类:被动优先、主动优先和实时优先。
1) 被动优先:
根据交叉口历史交通流数据,预先进行公交优先信号配时。
2) 主动优先:
通过监测公交车采取延长、提前、增加或减少相位的信号调整方法来适应公交车,主动优先又可分为无条件优先和有条件优先。
3) 实时优先:
实时是最新发展起来的公交优先信号控制理念。它通过GPS等装置估计系统现状,考虑网络上所有的社会车辆和公交车流量、公交车上乘客数和公交车运行状况(是否晚点),基于实时信息的公交交叉口信号优化策略。该策略在减少公交车延误和缩短公交乘客出行时间的同时,将对其余交通方式的影响降为最低。
2 BRT信号优先的控制方案
BRT信号优先的实现主要有以下几种方法:绿灯延长、绿灯提前、相位插入及跳跃相位等。
绿灯延长(Green Extension),即延长相位绿灯时间。当公交车辆到达交叉口时,若该相位的绿灯信号即将结束,这时采用延长该相位的绿灯时间,以使公交车辆有足够的时间通过交叉口,如图1所示。公交车辆通过交叉口后,控制系统将恢复原有的信号配时。
绿灯提前(Early Green/ Red Truncation),即缩短车辆等待绿灯信号的红灯时间,当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向所在的相位处于红灯状态,这时通过缩短交叉口当前相位的绿灯执行时间,使公交车辆到达交叉口时,可以以绿灯信号顺利通过交叉口。如图2所示在这种控制策略下,在周期长度不变的情况下,可以在后续执行相位相序方案中对前一相位进行绿灯补偿。
相位插入(Phase Insertion),即在正常的相位相序中为公交车辆增加一个特定的相位。当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的下一个执行相位仍不允许公交车辆通过,这时要为公交车辆提供信号优先,必须在当前相位和下一相位之间插入一个公交专用相位,如图3所示。
跳跃相位(Phase Skipping),即忽略某一相位的绿灯信号。当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的执行绿灯时间即将结束,而下一个执行相位仍不是公交车辆通行方向的相位,只有等到该相位执行完毕后,才能允许公交车辆通过。由于交叉口下一个执行相位等待通行的社会车辆较少,在权衡效益的基础上,跳过该下一个执行相位,直接执行公交车辆通行方向的相位绿灯。从而使公交车辆以绿灯信号顺利通过交叉口,如图4所示。
3 BRT信号优先的控制方式
1) 本地优先控制方式: 路口信号机不与系统相连,在接收到公交申请信息后,根据自身的优先程序执行优先控制。决策由路口信号机执行,不具备与交管中心通信的能力。
2) 系统监视下本地优先: 路口信号机与现有系统相连,但在本地控制模式下运行。信号机接收公交申请信息,并根据自身的优先程序执行优先控制。决策由路口信号机执行,交管中心具备远程监控能力。
3) 系统优先: 路口信号机与现有系统相连,但在本地控制模式下运行。信号机接收公交申请信息,并实时请求系统准许后,根据自身的优先程序执行优先控制。决策由交管中心执行。
4 BRT信号优先控制设计
在BRT信号优先控制的路口将采用信号优先系统路口控制单元来配合优先控制,而信号优先系统路口控制单元(RSU:Rate-Sensor Unit)的功能实现包括下列4种模块:晚点车辆信息接受模块、车辆抵达时间预测模块、控制策略选择模块、控制策略执行模块,如图5所示。
4.1 晚点车辆信息接受模块
本方案的优先指标为BRT的准点状态,考虑是否决定要让BRT优先通行。
在一个实测的临近路口,BRT准点定义为BRT于特定停靠站处的实际抵达时间与应到达时间,维持在固定误差范围内的执行程度,而通过预测实际抵达停靠站时间与时刻表应到达时间比较之下,可以得知BRT是否延误与延误的时间多寡,而此延误时间的多寡于控制模式的计算式中将赋予其权重,在通过路口时经过模式运算后,决定是否给予其优先通行权。
系统通过抓拍车辆信息、号牌识别、公交车辆库比对、公交车辆排班表比对,确认晚点公交车辆信息,并将确定给予其优先通行权的信号传输给晚点车辆信息接受模块,信号优先系统路口控制单元(RSU)处于预启动状态。
4.2 车辆抵达时间预测模块
BRT信号优先控制的前提之一就是晚点公交车辆在临近路口时,其抵达预设检测区时可将预测BRT公交车抵达路口时间等数据传给信号优先系统路口控制单元(RSU:Rate-Sensor Unit),让信号机可针对预测的时间,动态调整绿灯延长或红灯缩短,使BRT在绿灯相位中顺利通过路口。
为了使信号机能准确地在BRT到达路口停止线时,判断是否执行优先控制策略,第i辆BRT必须通过车辆检测器检测出站口检测线圈提供的信息来预测由停靠站行驶至停止线的时间(t1)。站点设置位置不同,车辆抵达时间预测就不同,图6、图7是站点设置在街廓中与路口近端的情况。
4.3 控制策略选择模块
在通过BRT信号优先控制路口前,系统将针对BRT预定到达信号周期的时点,选择不同的控制策略。采取的优先控制策略如图8所示。
1) 在BRT抵达停止线前,延长干道绿灯时间(相位延长优先策略)。
2) 提供干道BRT早开的绿灯相位(切断红灯优先策略)。
在可预测BRT抵达停靠站及路口停止线的情况下,抵达周期的时点可用来决定所使用的优先策略,在执行优先信号调整的过程中,须遵守下列限制:
1) 不可因为提供BRT优先信号通行而略过相位控制中其他的相位。
2) 每一通行相位一旦启动,则必须维持其最小绿灯加上清道时间的执行。
一旦优先策略启动的时点确立,更可针对即将抵达的BRT给予其优先通行,将系统所预测BRT即将抵达的时点与优先策略启动的时点作比较,便可决定采取何种优先策略,若BRT在延长绿灯优先策略启动的时点前抵达路口,则毋需改变信号配时,BRT即可由原本的干道绿灯相位通过路口,而若BRT抵达路口的时点是在延长绿灯优先策略,则将采取延长绿灯优先策略直到BRT通过路口停止线为止;若延误的BRT抵达路口停止线时点是在切断红灯优先策略启动时点后,则采取切断红灯优先策略。
4.4 控制策略执行模块
当系统选择优先控制策略之后,在路口信号机给予BRT优先通行的服务时,同时考虑到维持路口的信号协调控制的需求,如图9所示。
RSU通过80 m外线圈检测BRT车辆,由车辆通过线圈,则强制认为该车辆为BRT车辆,开始对车辆到达路口停车线时间进行计算并且预测车辆是否晚点,晚点判断:实际到达时间—应到时间(始发时间+行程时间)大于>延迟系数(在N min内不算晚点),若为晚点车辆则发送信号至信号机,由信号机来完成公交优先功能,若为准点或早点车辆则不发送信号。RSU设备公交优先控制流程如图10所示。
5 结束语
本文给出了一种快速公交线路信号优先系统设计方案,结合现在北京BRT信号优先的项目课题,该方案在路口能够较好的实现BRT信号优先,为其它城市BRT信号优先的实施提供借鉴。
摘要：BRT信号优先是解决城市BRT车辆在交叉口延误的有效方式。探讨从BRT信号控制系统的控制策略、公交信号优先的控制方案及BRT信号优先的控制方式入手实现BRT信号优先。设计BRT信号优先模块的构架及BRT信号优先的逻辑架构,最终实现BRT信号优先。
关键词：BRT,信号优先,相位
参考文献
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[7]季彦婕,邓卫.交叉口公交优先技术研究现状及发展综述[J].交通运输系统工程与信息,2004,4(1):30-33.
[8]林莉贤,李亚茹.交叉口公交优先方法及评价决策技术研究[J].公路交通科技,2009(9):177-179.
浅谈建筑施工事故控制 篇2
关键词建筑施工;事故;成因;措施
中图分类号X928.03文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0042-01
1我国建筑安全管理研究现状
建筑安全管理的研究在我国相对比较落后,而且在社会的快速发展情况下,各个职能部门或者企业也逐渐认识到了安全的重要性,逐渐的对建筑领域的安全管理问题有了一些研究。但是研究的过程主要是效仿国外的一些成熟的安全管理,将国外的一些已经的出现的安全管理中的问题进行经验的总结,或者直接将国外的安全管理方法、模式引进来与国内的实际情况结合起来,形成具有自己特色的安全管理手段,而且随着我国经济的不断迅猛发展,落后的安全管理措施手段已经不能适应企业发展需要,一些学者也在逐渐的探索适应我国经济发展的安全管理措施,其中包括方东平等人对我国建设项目的具体的安全投入和安全绩效的关系进行了深入的研究,并且将直接损失和间接损失与投入进行了相关性的分析,取得了一定得研究成果。
2事故分析
建筑施工作業过程是一个复杂的人机系统,它由人、物、环境、管理四个因素制约。而且这四个要素之间又存在一种相互作用的关系,事故的直接原因由人、物、环境三个方面直接影响,同时受到管理要素的制约。对事故原因的分析不光要研究这些因素中导致事故发生的直接原因,而且要对间接原因进行深入的研究,因此进行事故原因分析时,不光要了解各个企业的具体情况,在原来事故资料的基础上运用系统理论的方法对整个工程中各个安全隐患进行全面的综合分析,同时结合自身建筑施工企业作业中的特点有针对性的对建筑施工事故进行科学的分析。
物体打击事故:物体打击事故是指作业人员在毫不知情的情况下,其他物体在重力或其它外力的作用下打击人体所造成的伤害事故。造成物体打击事故的原因有多个方面包括:没有设置安全通道,而且现场的防护措施不能满足实际的要求;机器设备没有安全防护装置;作业人员或者现场人员没有配备防护用具;作业现场的安全防护距离狭小;作业现场环境措施不安全,由于作业人员的操作失误导致事故发生。现场缺乏严格的规章制度、操作规程来约束作业者的行为。
机械伤害事故:建筑机械伤害事故的原因包括多个方面,其中包括:安全管理措施僵乏,建筑施工过程中,施工人员往往文化素质不高,对一些安全规章制度、操作规程了解不够深入,而在施工过程中安全管理措施有无法得到保证,导致机器设备在作业过程中不能正确操作,从而中导致机械伤害事故的发生;机器设备组装、安装完成后,未通过验收而投入使用导致事故发生;操作人员擅自拆除安全防护装置,导致作业过程中出现事故;施工现场环境条件差,施工人员误操作导致事故发生。
触电事故:施工现场的电器连接部位的绝缘性表现都比较较差,但其使用频率却很高,所以经常的拆装就容易导致磨损、破损甚至老化;现场的低压设备通常都比较简陋而且没有严格的管理措施,施工人员缺乏电气安全知识;施工作业中违章作业、违章指挥;施工现场没有安全防护措施或者安全防护措施不完善等都会引起触电事故。其具有季节性,通常多为低压触电事故,常发生在各个电器的联接部位,且施工现场可移动的电动工具导致触电占大多数。
高处坠落事故:在建筑施工作业过程中,由于作业人员在作业现场位置不固定,并且建筑施工过程中经常是多工种交叉立体作业,而且作业过程中经常搭建临时设施,现场作业环境条件也比较差,因此,各种不安全隐患就比较明显,高处坠落事故也就经常发生。
起重伤害事故:造成起重伤害事故的原因主要有操作人员技术不熟练。由于起重机械是特种设备,所以操作起重机械需要严格按照其安全技术要求来做,如果对机器设备性能不清楚,极易发生事故。
坍塌事故:坍塌事故波及范围广,危害严重,大多由于施工质量不合格、偷工减料、管理不到位,强度未达到设计标准而强行施工造成。造成坍塌事故的事故类型包括模板坍塌、土方坍塌、围墙坍塌、楼板断裂坍塌、拆除旧房坍塌。
3安全控制措施
3.1开展安全教育
开展安全教育工作对于减少施工作业中的事故的发生具有非常重要的作用,开展安全教育也会进一步的加强作业人员安全素质,安全教育工作主要从管理者的安全教育和作业者的安全教育开展,对管理者的安全教育可以提高整体的安全意识,而对作业者的安全教育能够保证作业者免受伤害。
1)为建筑施工企业进行客观、有效的安全生产现状评价,对不能满足要求的企业的管理层进行相应的安全生产教育与培训,而这样培训的培训可以加强企业整体的安全意识,对管理者的培训主要从国家安全生产法律法规、安全投入与经济的关系、安全生产责任制等方面进行,通过培训提高企业整体的安全意识,从根源上确保围绕安全施工进行。
2)对于建筑施工过程中一些特种作业场所,要保证作业者具有作业资格,而且对于作业者的技能要进行教育培训与考核。目前的作业工人的安全教育主要是从作业过程中的安全规章做起,而对于作业者的技能教育培训较少,需要将规章教育与技能教育结合起来,形成一种本质安全的安全教育模式,从而实现对作业人员本质性的安全教育。
3.2全面发展安全科学技术
1)清除潜在的事故隐患:通常做法是用新的科学技术或者新的施工工艺取代原有的旧的无法适应经济发展的工艺过程,从而实现消除事故隐患的目的。如用防爆技术的产品或者工艺来代替原有的可能导致施工现场爆炸事故的产品等。
2)建立故障—终止连锁装置:在施工作业过程中建立一种故障—终止连锁装置,从而保证在发生故障的情况下,其故障状态就会导致作业终止,从而确定系统的安全。
3)降低能量伤害的原则:在建筑过程中,应采用各种防护设施来降低外界能量对作业人员或者机器设备的伤害,从而保证系统的安全。
4)伤害转移的原则:在事故无法避免的情况下,采用机械设备来代替人完成某些操作,从而避免事故对人体的伤害。
5)能量转移原则:在建筑施工过程中设置其他的薄弱环节,将局部的损失获得整体的安全,从而保证整个系统的安全性。
6)增加个体防护装备的原则:在作业过程中,根据不同的作业环境以及作业类型,采用能够保障自身免受伤害的个体防护装备,通过选用防护装备来减少对身体造成的损失。
3.3加强建筑安全生产监督管理
对建筑施工企业依法进行全面的监督,进一步加强检查力度,在监督过程中要监督施工企业现场的作业管理状况,包括对施工中人、物、环境、管理等方面的匹配性进行的检查,不仅要检查作业人员是否依照法律进行规范性的生产,还要监督检查作业现场的各种机器设备、物料是否符合安全生产法中规定的要求,对施工过程中的安全生产规章制度的监督检查是监督过程中的重点,要监督企业制定规范的符合法律法规要求的操作规章制度,并且要确定在施工过程中是否有必要的安全防护设施,是否对作业人员进行安全培训教育,是否具有必要的应急救援设施,将政府的监督职能落实到实处。
4结束语
基于用户优先级的并发控制策略 篇3
关键词：并发控制,2PL-HP,用户优先级
1 相关概念
1.1 2PL-HP
传统的基于锁的悲观并发控制机制两阶段锁 (2PL) 协议, 也是现在SQL SERVER默认使用的协议, 它是保证可串行化的一种基本的锁协议, 2PL-HP (2PL-high Priority) 是2PL协议的改进版, 采用偏向于高优先级事务的冲突解决方法。如果一个事务请求某个数据对象上的锁, 而这个数据对象已经被一个或者多个低优先级事务锁住, 则持有锁的事务被夭折。协议的优点是能够避免优先级反转与死锁问题, 但可能导致无效的重启, 即一个事务由于与一个较高优先级的事务冲突而重启, 但是这个较高优先级的事务随后因为数据冲突或错失截止期也被夭折。
1.2 优先级继承
这个概念是为了解决优先级反转的问题而产生的:当高优先级的任务请求一个被低优先级占用的共享资源时, 这个高优先级如果要执行就先必须等低优先级的任务释放这个资源, 如果在这个过渡时期中, 其它一些中等优先权的任务在也申请资源, 则会发生中优先权任务先于高优先权任务抢占资源, 于是正在释放资源的低优先级任务将暂时继承高优先级的权限直到资源被释放。
2 基于用户优先级的并发控制策略
2.1 基本思想
算法的基本思想是在以事务优先级的基础上增加事务使用者的用户权限, 从而达到权限高优先的事务成功率越高的目的, 另外为了减少并发过程中事务的不必要重启系统和系统资源的浪费, 事务优先级与用户优先级之间差值通过一定的算法来计算得出阈值t, 只有当综合优先级较低的事务的已响应时间大于阈值t时进行优先级继承, 从而让当前事务执行完成后再执行高优先级的事务。
2.2 相关定义
假设系统中每个事务都保持数据库的一致性, 则对于事务集合{T1, T2, …, Tn}的任何串行执行也都保持数据库的一致性。
定义1:定义一个事务预处理单元, 简称Pt。它是一个三元组Pt (T, UserPriority, F (t) ) , 其中三元组的含义如下:
·T为当前使用的事务。
·UserPriority为使用事务的用户权限, 为了方便, 可以将定义域设置为[0, 10], 10为最高权限。由使用者在应用程序提交事务时由系统提供。
·F (t) 为阈值t的计算公式。可以根据系统需求来设置各种计算公式, 从而灵活适应用户权限分布不同的各种系统。
定义2:对于任意执行中的事务T还有如下属性:N (T) 为事务访问的数据对象数;Priority (T) 为事务的优先级;s (T) 为事务的开始时间;d (T) 为事务的截止期;E (T) 为事务提交后的执行时间;已响应时间为从事务开始时间到当前的时间;最大剩余响应时间为事务能确保在截止期内完成事务的最大时间。具体如图1所示。
定义3:F (t) 公式从大类上分为2种:一类是事务优先级以及用户优先级都发生积极作用, 即请求的事务的两个优先级都高于当前执行的事务时, 使用的计算公式定义为阈值的积极计算方法 (Function Positive) , 简写成FP (t) ;另一种是事务优先级以及用户优先级产生互斥作用, 即请求事务和执行事务分别有一种优先级高, 使用的计算公式定义为阈值的消极计算方法 (Function Negative) , 简写成FN (t) 。
具体的公式可以根据系统权限的需求来进行设置, 只要确保公式满足条件就是优先级的综合差值与阈值t成正比。
常用的公式比如:
undefined
∈ (- (d (T) -s (T) -E (T) ) , d (T) -s (T) -E (T) )
T为申请事务, T’为运行中事务。当t<=0时就意味着申请事务的优先级的综合差值小于运行中事务优先级的综合差值。此公式可以同时满足FP (t) 和FN (t) , X, Y是常数。公式可以根据X, Y的设置来决定事务优先级与用户优先级对阈值t的影响效果。
2.3 算法描述
当一个事务T提交时, 首先检查所请求的所有数据d有没有被占用, 如果需要的数据没有被占用则执行事务T。
如果发现某个数据dn被事务T’占用着, 则进行判断,
当Priority (T’) <= Priority (T) :
根据UserPriority (T’) <= UserPriority (T) 或者UserPriority (T’) > UserPriority (T) 来分别选择相应FP (t) 或FN (t) 算法算出阈值t, 当已响应时间>t时事务T’继承T的事务优先级, T’继续执行, T阻塞;当已响应时间
当Priority (T’) > Priority (T) :
UserPriority (T’) >= UserPriority (T) 时, T’继续执行, T阻塞。
UserPriority (T’) < UserPriority (T) 时, 选择FN (t) 算法算出阈值t, 当已响应时间>t时事务T’继承T的用户权限优先级, T’继续执行, T阻塞。当已响应时间
整个流程的伪代码如下:
3 性能评估
3.1 实验模型
应用程序模拟一个用户参与事务进程, 对于每个用户, 程序先通过随机数分配一个用户优先级保证并发操作下的用户优先级各不相同从而来进行实验, 然后分别从并发用户总数, 用户权限个数, 单个事务运行时间, 限定总运行时间和确定优先级继承的阈值等各个参数的设置, 来实验得出各级别下事务的完成率以及事务重启率;并将程序模拟策略运行的结果与正常SQL运行下的结果进行比较。
3.2 实验结果
实验的性能测试结果分别如图2和图3所示。图2描述了在一定时间内用户权限的个数为10时, 模拟大量并发用户进行操作后各用户级别的事务完成率;2PL标准则是在相同情况下去只除去用户权限级别对事务的影响后再运行的结果。图3描述了在一定时间内用户权限的个数为3时进行的多次实验, 根据设置阈值t来得出事务的重启率。通过实验表明, 基于用户优先级的并发控制策略能有效保证高用户优先级的事务完成率, 并且在减少事务重起率上也有明显的效果。
实验中也有不足的地方, 由于实验是程序模拟协议执行, 在如何判别事务优先级的高低方面并没有更好的办法, 所以实验中都是使用固定的数值来表示当前存储过程的事务权限级来模拟并发, 势必与真实情况稍有不同。
4 结语
在针对为了设置用户使用权限来提高事务提交成功率的信息化系统中, 基于用户优先级的并发控制策略能够较好的满足系统的需求, 此外该策略还可以通过设计公式的方式灵活控制事务优先级的继承, 从而满足用户权限不同的各种系统的需求。当然从实验中看出还有地方有些不足, 如果要在实际环境中应用, 这些不足还是需要去进一步去细化及完善。
参考文献
[1]胡侃, 刘云生.基于截止期的可推测实时数据库事务并发控制[J].计算机工程与应用, 2007, 43 (34) :3-6.
基坑工程事故原因分析与控制 篇4
【关键词】基坑工程；质量事故；原因分析；关键控制点
【中图分类号】TU94+1 TV551.4+2
【文献标识码】A
【Abstract】This paper analyzes the main causes of the excavation engineering quality accident， and puts forward the key control points of the excavation engineering survey， design， construction， monitoring.
【Key words】Excavation engineering；Quality accident；Cause analysis；Key control point.
1. 前言
（1）20世纪以来，随着城市化进程的迅速发展，以城市人口爆炸、居住空间狭窄和城市绿地减少为特征的“城市综合症”正在中国城市，特别是大城市中逐渐形成。
（2）为了世界各国可持续发展决策的制定，1992年6月联合国环境与发展大会通过了《21世纪议程》，提出了以可持续发展模式作为未来的共同发展战略。在建设可持续发展城市的过程中，为了充分利用有限的土地资源，城市地下空间的开发利用起了非常重要的作用，并随着高层建筑的迅速崛起而得到了长足的发展，由此而产生了大量深基坑工程，且规模越来越大。从80年代初开始，我国逐渐涉入深基坑设计与施工领域，在深圳地区的第一个深基坑支护工程率先应用了信息化施工法，大大节省了工程造价[1]。进入90年代后，为了总结我国深基坑支护设计与施工经验，开始着手编制深基坑支护设计与施工的有关法规。目前，基坑工程已成为我国城市岩土工程的主要内容之一。
2. 基坑工程特点
基坑工程具有许多特点，概括起来有以下几点：
（1）与场地自然地质及环境条件密切相关。
基坑工程一般情况下作为临时工程，安全储备可以相对小些，但它与场地岩土工程条件、环境地质条件息息相关，不同区域有着各自不同的特点，设计施工时必须全面考虑水文、气象、工程地质、环境地质条件及其在施工中的变化，充分了解工程场地所处的地质环境与基坑开挖的关系及相互影响。基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的附近，其技术复杂性远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。
（2）与主体结构地下室的施工密切相关。
基坑支护开挖所提供的空间主要是为主体结构的地下室施工所用，因此任何基坑设计在满足基坑安全及周围环境保护的前提下，要合理地满足施工的易操作性和工程工期的要求。
（3）技术综合性强。
由于场地水文地质、工程地质条件复杂、岩土性质变化多端不均匀，致使勘察数据离散性大、精度低，给基坑工程的设计与施工带来了很大的难度。而基坑工程包含着挡土、支护、降水、挖土等许多紧密联系的环节，任何一个环节的失效都将导致整个工程的失败。
因此，从事基坑工程的技术人员需要具有综合运用岩土工程的知识及经验、建筑结构及力学知识、施工条件及经验等各方面的知识。
（4）基坑工程技术挑战性强。
基坑工程是岩土工程、结构工程以及施工技术互相交叉的学科，是多种复杂因素交互影响的系统工程，是理论上有待于发展的综合性技术学科。由于其技术复杂、涉及面广、不确定因素多，在建筑工程中最具有技术挑战性，同时也是降低工程造价，确保工程质量的研究重点。
（5）基坑工程失败损失大。
随着旧城改造的推进，各城市的高层、超高层建筑主要集中在建筑密度大、人口密集、交通拥挤的狭小场地中，邻近常有必须永久保护的建筑和市政公用设施。基坑工程一旦失稳，后果不堪设想。
3. 工程事故原因分析
在基坑工程施工中，人们千方百计地控制工程变形，维护工程稳定，降低工程成本，取得了显著的成效，但基坑工程失稳事件也时有发生。产生工程事故的原因很多，有管理体制问题，有工程质量问题，有优化决策问题，也有勘察、设计、施工、监理等其它方面的问题。笔者总结大量工程实例认为，以下几点是发生基坑工程事故的主要原因，也是确保基坑工程有效的关键控制点：
3.1 有效地治理水害是基坑工程成功的关键。
3.1.1 水是基坑工程的天敌，大部分基坑工程事故与水有关。据统计，基坑工程事故中70%以上是水害直接或间接造成的[2]。
3.1.2 地下管道的泄漏、地下水的滲透破坏、大气降水等都可能诱发灾难性事故的发生。正确认识各种土体的渗透规律，优化设计防水、降水、排水方案，并确保其效果是基坑工程成功的关键。
3.1.3 水害造成的基坑工程事故主要有以下几种情况：
（1）软土或高水位地区的基坑未作止水帷幕。
基坑开挖时，由于基坑内降水造成基坑内外侧水头差，致使地下水携带着土颗粒从支护结构之间流入基坑，造成基坑周围地基土流失、地面开裂、下沉、邻近建筑物向基坑方向倾斜。
（2）基坑底形成承压水头时，未对基坑底面加固。
当基坑底隔水层厚度较小，或承压水头较大时，基坑的开挖破坏了原来的水压力平衡，使得地下水向上的渗透力大于基坑底土体的浮重力，造成基坑隆起、管涌或流砂。
（3）基坑降水造成周围建筑物不均匀沉降。
基坑工程降排水，一方面减小了地下水对地上建筑物的浮托力，致使土层受压缩而沉降；另一方面孔隙水甚至是细小土颗粒从地下排出，造成土体固结变形，引起地面沉降。降排地下水形成的降落漏斗的曲面展布，必然引起周围建筑物的不均匀沉降，严重时就会造成裂缝、倾斜，甚至倒塌。
3.1.4 另外，暴雨及管道渗漏对基坑工程的安全也会造成很大的威胁。
然而，在基坑工程设计时，设计人员往往不熟悉地下水的埋藏、补给、径流及排泄条件，不了解基坑开挖前后水文地质条件的变化，不懂得地下水渗流运动原理，甚至混淆水文地质基本概念，以致于对水害认识不足，重视不够，造成基坑工程事故。
3.2 合理选择岩土参数是正确设计的根本。
3.2.1 破坏模式以及岩土计算参数的合理化选择，在基坑支护设计中有着至关重要的作用。如果破坏模式或岩土参数不能代表实际地质情况，基坑支护设计无疑是徒劳的。
3.2.2 在基坑土水压力计算中，（1）经典土压力理论用于饱和软土地基的基坑计算比较符合实际，而用于非饱和土则计算结果显得过分保守[2]，造成经济上的浪费。（2）从土的有效应力理论出发，水土分算法的理论根据比较充分，但准确提供计算用岩土参数 与 难度较大；水土合算法理论上存在着较大的缺陷，然而在实际工作中却仍被广泛应用之。一般而言，为使计算结果接近实际情况均需要进行一定的经验修正，这个经验系数的确定带有较大的人为因素。（3）确定岩土参数的试验方法不同，数值往往相差很大。一般来说，在基坑周边降水条件下进行基坑稳定计算，可以采用总应力法，其土体强度指标可由直剪试验取得，但应根据实际情况分别选择不排水剪、固结不排水剪和排水剪试验的土体强度指标；在基坑周边防渗条件下，基坑的稳定性分析宜采用有效应力法，以充分考虑土压力和水压力的作用，这时土体强度指标应由三轴固结试验取得。总之，试验方法原则上应尽量与现场实际受力情况及排水条件一致，并与土压力计算方法相配套。
3.3 重视岩土工程勘察工作，是基坑工程成功的必要条件。
（1）个别岩土工程师对场地的特殊性掉以轻心，主观认为随便打几个钻孔即可进行基坑工程施工。对复杂区段、复杂地层缺乏认真分析的态度，对钻探过程中出现的“异常”现象不能正确地对待，在未查明场地岩土工程条件的情况下，凭借“经验”人为地将场地内不同的岩土层混为一谈，给工程之安全留下了事故隐患。
（2）勘察单位忽视专门水文地质勘察工作，以常规勘察对待基坑工程勘察。对基坑水文地质条件缺乏必要的评价与研究，或评价失误，造成设计人员轻视地下水的作用，造成工程事故。
（3）《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012[3]3.2.1条对基坑工程的岩土工程勘察提出了要求：勘探点范围应根据基坑开挖深度及场地的岩土工程条件确定；基坑外宜布置勘探点，其范围不宜小于基坑深度的1倍；当需要采用锚杆时，基坑外勘探点的范围不宜小于基坑深度的2倍；当基坑外无法布置勘探点时，应通过调查取得相关勘察资料并结合场地内的勘察资料进行综合分析。……
然而，在实际工作中，建设单位为了节省投资，极力干预勘察单位的正常工作，致使勘察工作无法按照规范要求在基坑开挖边界外开展。勘察资料的不准确性，必将造成基坑工程设计的不可靠性。
3.4 科学优化设计方案在基坑工程中起着重要的作用。
基坑工程方案的选择，应综合考虑基坑开挖深度、岩土物理力学性质、水文地质条件、周围环境、边坡变形要求、施工设备能力、工期、造价以及支护结构受力特征等多种因素，在充分研究对比技术的先进可靠性、施工的可行性、经济效益、对环境的影响以及作业工期的基础上进行优化决策，不能凭个人经验随意确定，必要时应请有关专家进行技术论证。建设单位也不能对设计单位、施工单位无限度地压低价款、压缩工期，造成资金紧张、时间仓促，遗留问题。
3.5 实施动态信息化施工，及时修改、完善设计方案。
（1）目前，基坑工程设计的理论基础尚不甚成熟，如：采用极限平衡的条分法对粘性土坡的稳定性分析时，假定破裂（滑动）面为直线或圆弧，以及每一土条的下滑力均平行于该土条底面（即滑面），都是不符合实际情况的；基坑工程的时空效应虽然已经引起岩土工程界普遍的关注，但在基坑设计和施工中如何运用还有待于进一步完善与发展；基坑工程的变形控制不仅是时空效应的一个重要内容，也是基坑工程中引人关注的焦点问题，但目前尚无完善的理论方法进行预测。总之，依据理论公式计算的结果难免存在与实际工程不相吻合的情况。另一方面讲，基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。
（2）为避免基坑工程事故发生，应进行现场环境监测，实施动态信息化施工，通过对经监测获得的大量数据进行综合整理，分析其变化规律，判定基坑工程的质量状态，并及时向主管部门和设计人员进行信息反馈，以便指导正确施工与设计修改，达到控制基坑变形失稳的目的，同时监控也是检验设计正确性、合理性、科学性及发展基坑工程理论的重要措施；对于环境效应问题，应力求达到岩土工程师、结构工程师、施工工程师，甚至是建设单位的共识与重视，做到未雨绸缪，防患于未然。
3.6 科学有效地组织与管理土方开挖施工。
研究发现，在软土深基坑中精心安排开挖施工分层、分区、分块的部位和充分考虑时空效应及相应支撑设置的时限要求，以有效地控制基坑已开挖部分的无支撑暴露时间和减少土体被扰动的时间与范围，将可以利用尚未被挖及的土体尚能在一定程度上控制其自身位移的潜力，而达到使其协肋控制支护体位移和坑周土体位移的目的。换言之，在基坑开挖施工（包括支撑设置过程）同支护结构及坑周土体位移之间，存在着一定的相关性。因此，科学地安排土方开挖施工顺序和控制施工进度，将有助于控制支护体和坑周土体的位移。
3.7 加强和重视质量检测与验收工作，是基坑工程成功的重要保证。
这是为了掌握支护结构和基坑内外土体移动，随时调整施工参数，优化设计，或采取相应措施，以确保施工安全，顺利进行。施工监测的作用还在于检验设計的正确性，并有利于积累资料，为今后改进设计理论和施工技术提供依据。目前，工程建设市场管理比较混乱，压价竞争现象严重，这势必造成“偷工减料”现象发生，个别施工单位置国家规范、标准于不顾，为了赢利，降低质量要求，放松质量检测与监督，这是值得我们总结的一个方面。今后应加强工程质量的监理与检测工作，重视每一个环节的质量监督，做好过程质量控制，加强工程竣工验收工作，使基坑工程质量事故消灭于萌芽之中。
4. 结语
（1）基坑工程是一个综合性、实践性很强的岩土工程问题，它不仅涉及到土力学中强度、变形与稳定问题，而且还包含了围护结构与土的共同作用问题。基坑工程的稳定性、支护结构的内力和变形以及基坑开挖对周围建筑物和地下管线的影响及保护等，目前均还不能准确地定量分析计算。
（2）在实际工作中，每一个基坑工程都有着各自的特点，每一个成功的基坑工程都具有较高的技术含量。因此，对基坑工程而言，应当提倡精心勘察、精心设计、精心施工、精心监理、精心总结，加强基坑工程的科研工作，促进技术进步。
参考文献
[1] 黄运飞.《深基坑工程实用技术》[M]. 北京：兵器工业出版社，1996.P1.
[2] 唐业清，李启民，崔江余.《基坑工程事故分析与处理》[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.P13、P237.
基于业务优先级带宽控制的实现 篇5
现有的互联网所提供的是尽力而为的服务,在这种服务模型下,所有的业务被一视同仁地竞争网络资源。但今年来发展起来的一些新的应用(如远程教学、远程会议等多媒体语音视频应用,组播应用)对互联网络提出了全新的服务要求。要求网络应能根据用户的要求分配和调度资源,如能够预留带宽、能够限定网络时延等。正是在这种环境下引入了网络Qo S的概念。为了解决以提高网络服务质量的问题,很多专门机构,如因特网工程任务组IETF(Internet Engineering Task Force)等都在研究Qo S标准。
带宽控制是实现网络Qo S的必要手段之一。带宽控制,就是对经过网络接口的数据流进行有效的控制,区分各种应用类型的数据流,什么流允许通过,什么流不允许通过,允许通过的流可以按照什么样的速率通过,对延迟有什么样的要求。
带宽控制中关键一点就是区分不同的应用,为不同的应用分配不同的带宽,从而保证某些应用具有较高的带宽优先级。应用的区分可以是基于不同的用户,也可以是基于不同的服务(如WWW、Email),也可以是基于不同的传输协议等,需要根据用户具体的需求来考虑。
2 用户需求
本案中的用户是某数据中心,需要在每天不同的时间段将大量的数据通过专用的光纤广域网从甲地传输到乙地。按照需求,其需要传输数据的最大峰值可达到每秒400Mbit左右,而从甲地到乙地的网络传输链路只能承载155Mbit的数据流量,这样,带宽资源成为了数据传输的瓶颈。
在此情况下,应利用有限的带宽资源,优先保证紧急或重要任务的需求,以最优的方式完成传输任务。所以,应根据需求将任务数据划分成不同的优先级:
优先级为1的任务数据需要独占带宽;
优先级为2的任务数据需要有较高的优先级;
优先级为3的任务具有一般的优先级。
在传输数据的过程中,如何区分哪些数据包属于哪个优先级,并依此实现不同级别的带宽控制成为了本项目需要解决的核心问题。
3 技术难点
目前,带宽控制的常用方法是通过交换机/路由器等网络设备的配置实现控制。带宽控制的对象通常基于用户、应用服务、发送端口、接收端口、源地址、目的地址等方面,而不是基于单个传输任务。
由于一个传输任务可能包含多个连接数,每个连接具有不同的发送和接收端口。在网络数据流中,是很难区分哪些数据是哪个任务的。所以,传统的带宽控制方式难以实现基于任务的带宽控制。
4 解决途径
在本案中,采用基于Linux的流量控制技术和IP包头的TOS字段过滤技术实现带宽控制。
4.1 Linux的流量控制原理
Linux内核中通过三个模块来实现流量控制:过滤器、分类、数据包的排队规则。通过下图可以看到,数据包到达网络接口后,首先经过过滤器,过滤器检查数据包中的相关信息,根据数据包中的标记将数据包归入相应的分类中,然后根据分类中的排队规则将数据包排入队列。数据包在队列中等待,直到被调度选中并发送为止。Linux内核依据每个分类的带宽属性,通过控制队列中每个数据包的发送速率,达到控制流量的目的。如图1所示。
4.1.1 过滤器(Filter)
过滤器的主要功能就是依据数据包中的某些属性来区分数据包。例如IP地址、端口号等。Linux带宽控制中常用的过滤器有fwmark(防火墙标识)过滤器、U32过滤器、route过滤器、RSVP过滤器等。Fwmark分类器通过识别防火墙标识进行分类;U32过滤器则允许依据任何包头标志来分类;Route过滤器根据数据包将被哪条路由进行分类。
4.1.2 分类(Class)
经过滤器过滤后的数据进入分类中。分类是具有某种属性的数据包的集合,例如所有带有SYN、ACK标示的数据包属于同一分类,所有WWW服务的数据包属于同一分类等。分类具有带宽、可否互借带宽、所属队列的队列规则等属性。一个网卡上有一个主干类,下面可以由多个分类,每个分类下可以有分多个子类。
4.1.3 队列规则(Queuing Disciplines)
队列规则管理归入该类的数据以什么规则排队。常用的排队算法有FIFO(先进先出)、RED(随机早期探测)、SFQ(随机公平队列)、Token Bucket(令牌桶)。默认的队列规则是FIFO。
4.2 Linux的TC实用工具集
Linux出于安全和稳定考虑,对程序运行在用户空间和内核空间是严格区分的。而用于流量控制的主要部件是在内核中实现的,应用程序又通常工作于用户空间,为了解决这个问题,Linux系统提供了TC(Traffic Control)流量控制实用工具集,方便用户在用户空间实现满足要求的流量控制方案。
本方案正是利用TC实用工具集提供的接口,实现对流出网卡数据的带宽控制。
4.3 TOS字段过滤技术
IP头中的TOS字段(即服务类型字段)原来是在RFC 971中定义的,不过它的使用从来没有统一过,在公共网络几乎没有意义,许多企业内部用它来指定各种服务类别或者区分专用广域网链路中通讯的优先级。TOS字段一共8位,在IP包头中的位置如图2所示。
TC中所使用的U32分类器可以识别任意包头的数据包分类,因此可以考虑通过U32建立识别TOS字段的分类模式。
5 具体方案
本方案利用了Linux提供的的流量控制工具TC(Traffic Control),并结合TOS字段的过滤技术,解决了基于传输任务的流量控制问题。下面是方案中的具体实现步骤:
5.1 建立主干类、分类、叶子类
首先需要建立一个主干类。主干类拥有全部的带宽。
在TC中相应的实现是:
5.2 为叶子类建立队列,选择队列规则
本方案中,选用SFQ(随机公平队列)作为叶子类的队列规则。原因是,经过过滤器的过滤,在叶子类队列中排队的数据包,是优先级和预期速率相同的任务数据,没有传输速率方面的其它差异,应公平对待,而不是某个连接独占带宽。
SFQ可以实现高度的公平,此外,它需要的计算量很小,所占用的CPU和内存都很少。在TC中相应的实现是:
#tc class add dev eth0 parent 1:111 handle 1111:0 sfq perturb 5
5.3 利用过滤器建立叶子类与数据包的映射
假设某个任务对应的服务类型标识为0x20,在TC中,通过以下命令可以设置数据包与分类的映射关系:
表示将所有TOS标识为0x20的数据包归入标识为1:111的叶子类中。
#tc filter add dev eth1 parent 20:0 protocol ip prio 100 u32 match 00200000/00ff0000 at 0 flowid 1:111TOS0x201:111
5.4 标志传输任务数据包的TOS字段
在传输任务之前,设置每个任务IP数据包中的TOS字段标识,以TOS的高位字段来区分每个任务的优先级,以TOS的低位字段来设置每个任务的带宽。
在程序中设置TOS位是通过setsockopt系统调用:
rc=setsockopt(newsock,IPPROTO_IP,IP_TOS,&new_tos,sizeof(new_tos));
5.5 在带宽分配发生变化时,重新设置类和队列
在带宽分配发生变化时,需要清除已有的类和队列,重新建立类和队列。TC
在TC中的实现是:
删除原来的队列
#tc qdisc del dev eth0 root>null 2&>1
6 验证与结论
6.1 使用软件与平台
Linux Fedora 5内核版本2.6.15
6.2 前提条件
目前的数据流出的网络接口为eth0。
用TCP传输文件,客户端向服务器端发送一个较大文件(文件大小为70,266,880字节)。此任务的优先级为2,分配其带宽为0.8Mbps。
TC中单位定义:mbps(Megabytes per second)=MB即兆字节/秒
6.3 目标
进行带宽控制之前,文件传输速率大约为3Mbps。
对其进行带宽控制之后,预期速率为所分配的带宽,即0.8Mbps。
6.4 程序中的特殊设置
6.5 TC命令
6.6 带宽控制的效果
带宽控制以后,传输速率为0.74Mbps(0.0921MB*8)
带宽控制后,TC中队列和类的设置
6.7 结论
上述的实验结果表明,对于优先级为2的任务,实验前的传输速度为3Mbps,实验后达到了预期的传输速率0.74Mbps。所以,通过此方法可以实现基于任务优先级的带宽控制。
7 结束语
本文通过分析企业的实际需求,结合实例说明如何利用TC和TOS过滤技术实现基于业务优先级的带宽控制。本文提供了具体的实施步骤和验证结论,对于需要构建基于带宽管理系统的企事业单位具有参考意义。
摘要：传统的带宽控制的对象通常是基于用户、应用服务、端口、地址等,而不是基于业务优先级。由于网络数据流中难以区分哪个数据包属于哪个任务,因此也难以实现基于业务优先级的带宽控制。该方案利用了Linux的流量控制技术和IP包头的TOS字段过滤技术,实现了基于业务优先级的带宽控制,为企业的此类需求提供了具体可行的解决方案。
关键词：带宽控制,服务类型,业务优先级
参考文献
[1]郑伟发,杨创新.基于Netfilter/Iptables和TC的带宽管理设计与实现.华南金融电脑,2009(4).
[2]高杰,沈军.基于下一代流量控制机制TCNG的带宽管理实现[J].微机算机信息,2006(4x).