节点(精选11篇)
节点 篇1
摘要:为了满足在异地分布多中心的数据服务系统中,选取一个节点作为主节点,提供数据写服务,其他节点作为备节点提供读服务,主节点与备节点之间采用增量同步方式同步数据系统运行模式的需要。在此列举了在数据增量同步条件下进行主备选举时,需要遵循约束条件,提出一个基于数据版本作为主要约束条件的主备选举算法。描述了在选举过程中,节点的状态定义,各个状态转换关系,以及在各个状态下需要进行的相关处理。通过实际工程运用,验证了算法满足使用要求,同时总结了目前不足和后续改进要点。
关键词:增量同步,选举算法,状态转换,数据服务系统
0 引言
在系统进行设计时,考虑到容灾备份[1]和负载均衡[2],需要在广域网上设置多个服务节点。多个服务节点之间,常需要选举出一个服务节点作为工作节点,完成系统的控制以及对数据进行更新,称此节点为“主”节点;其他节点作为“主”节点的备份,在“主”服务点失效的情况下接替“主”节点的工作,称这些节点为“备”节点。系统软件通过算法确定节点的工作状态的过程,称为“主备选择”过程。一般“主备选择”过程需要遵循以下原则:
(1)在网络状态良好的情况下,同一时刻系统内只应该有一个主节点;
(2)新节点的加入,不影响处于稳定状态主备关系;
(3)在节点集合失去主节点时或没有主节点时,启动主备选择过程;
(4)在网络故障,由于出现多个连通网络,而出现多个主节点时,可以自动冲突消解[3],保留一个节点作为主节点,其他节点降为备节点。
在实际的系统设计中,常需要考虑到网络带宽的限制,服务节点之间的数据同步,采用基于数据版本的增量同步[4]的方法时,这给节点之间的主备选择增加了以下两个约束条件:
(5)为了尽可能地减少数据丢失,在主节点失效后,需要选举数据版本最新的备节点接替主节点的工作。
(6)为了保证数据的一致性,在系统的工作过程中不能容忍双主情况的存在,即使双主处于不同的连通网络时,系统也不可恢复。
基于以上原因,本文提出在数据基于版本的增量同步下,在多节点间进行主备选择的算法。
1 相关名词说明
锁服务:相对于参与选举的节点而言,作为选举的外部的裁判,主要解决选举过程中可能出现的冲突而依靠节点自身状态无法判断的问题,如两个节点参加选举,而节点之间网络断线,从而自身无法选举出主节点地情况。只在选举时,特定的情况下起作用,平时节点的工作状态不依赖锁服务的存在。锁服务采用先申请、先获得的原则。申请成功后,申请的节点向锁服务发送心跳报[5],来维持对锁服务的拥有。
数据版本:数据每次更新形成一个数据版本,数据版本由节点与序列组合成的版本号和更新日志组成,在原主备节点间数据同步的情况下,备节点可以依据更新日志在本地完成相应版本的增量同步。
全同步:在备节点与主节点不能继续进行增量同步的情况下,将所有数据同步到备节点的情况,一般在节点之间的版本差异超过更新日志存储的范围时发生。
连接数:一个节点可以正常与其他节点之间进行双向通信的节点数目,称为连接数[6]。
2 节点状态定义
未同步:包括节点不可探测或未能与主节点进行联系的状态,新节点加入系统,先从未同步状态开始进行处理,未同步状态为常态。
初始化:为节点与主节点取得联系后,进行初始化全同步的工作,以达到可以作为备运行的状态,为暂态[7]。
备:正常工作,可以与主节点之间进行增量同步,可以作为备选节点接替主节点工作的状态,为常态。
选主:备节点在发现失去主节点时,申请作为主节点的工作状态,为暂态。
升主:选主节点在初步判断后,并经过收敛时间,认为自身能够作为候选主节点的状态,是选主节点转换为主节点的中间状态,为暂态。
主:当前系统的主工作节点,为稳态[7]。
降备:主工作节点在收到主节点切换命令后降为备节点的过渡状态,此状态是一个人工触发而出现的状态,在软件自动选举的过程中不会出现,为暂态。
数据处理在各个状态下需要遵循的约束如表1所示。
3 节点状态转换关系及状态处理
节点加入系统从“未同步”状态开始,根据触发条件进行相应的状态转换从而融入系统进行工作。图1给出节点状态转换关系。
第3.1~3.7节,以伪代码的方式,给出节点处于各状态下,主备选择可能预见的各种触发条件和在此触发条件下需要进行的相关处理。
3.1 未同步状态的处理
3.2 初始化状态的处理
3.3 备状态的处理
3.4 选主状态的处理
3.5 升主状态的处理
3.6 主状态的处理
3.7 降备状态的处理
4 结语
本文给出一个基于数据版本作为主要选择条件的主备选择算法,描述了在主备选择过程中,节点的状态定义,各个状态转换关系,以及在各个状态下需要进行的相关处理。此算法已在实际使用中得到验证。但还存在以下问题,需要进一步优化:锁服务本身在切换时,会变成关键节点[8],异地主备[9]不能很好地解决,需要进一步研究;由于过程控制过于严格,本算法在网络振荡[10]的情况下,会产生假全同步需求,会浪费一定的资源,可以考虑设计检查点,进一步研究在节点重新入网时人工参与从而解决全同步问题。
参考文献
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节点 篇2
A4合同段(K15+800~K22+200)
节点工期控制制度
编制: 复核: 审批:
中铁十局二公司南厦高速公路A4标项目经理部
二〇〇九年九月 节点工期控制制度及保障措施
1.控制目标
根据合同文件及指导性施组工期要求,划分各节点工期以及单位工程工期,分析确定重点工程工期,编制实施性施组,确保满足总体工期要求。
2.总体性保障措施 2.1 保证工期的经济措施
2.1.1 按照施工组织设计的要求配备机械设备,充分利用并做好统筹安排、统一配调、合理使用。尽可能组织机械化流水作业,利用施 工机械的高效生产力。加强机械维修力量,组织抢修小组保证各类施 工机械运转正常供应,杜绝停工待料的情况出现。
2.1.2 编制与进度计划相适应的资源需求计划,包括资金需求计划 和其他资源需求计划,考虑为加快工程进度所需要增加的资金和采取 经济激励措施所需费用。专款专用,保证资金的及时供给不影响购置 机械设备和物资的采购。
2.1.3 建立进度质量奖惩制度,分部在每月的验工计价中扣除一定 比例作为奖励基金,用于奖励在进度、质量、安全中做出成效的集体 和个人。
2.2 保证工期的技术措施
2.2.1 结合工程实际具体编制实施性施组,依据指导性施组,分解、细化、落实工期节点要求;编制经济合理的专项施工技术方案、作业 指导书、工艺操作规程、施工保证措施及进度计划网络图;交叉影响 各专业的工程合理安排,尽量减少相互干扰。实施中,根据工程进展,实行施组动态管理,及时调整施组以适应施工情况发生的变化。
2.2.2 及时审核设计文件,组织图纸会审,复核工程数量,进行 技术交底,对设计原则和思路做到心中有数
2.2.3 加强现场施工技术指导和测量、实验工作,及时对施工实况 进行监控和指导
2.2.4 广泛开展技术革新和科研工作,开展“小发明、小创造、小 革新、小建议、小改进”的五小活动,不断提高劳动生产率,对重点项 目邀请设计、科研单位联合攻关。积极推广新技术、新材料、新工艺,以科技进步促进劳动生产率的提高。对工程的重大技术难题和施工方 案进行论证,正确进行技术决策和科学组织施工。
2.2.5 采用工程进度信息化管理。通过工程进度数字化管理,对关 键线路进行监控,保持经常性对比分析,评定项目进度状况,尤其是 关键工程进度,对下期工作做出安排,建立新的施工计划。根据形象 进度拟定出单项进度指标,确保总工期目标的实现。在过程控制中,实行施工进度报告(日报、周报、月报)制度,掌控工程进展情况,及时比对重点工程的实际进度和计划进度的偏差,分析原因,采取相 应的对策措施。
3.各工序的协调措施
3.1 工程开工前,首先编制实施性的施工组织设计,呈报监理工程 师和业主审批,根据审批同意后的方案组织实施,不得随意改变批准后 的施工方案和施工工序.并采取以下措施: 工程实行开工报告制度,各分部工程开工前应向监理工程师提出 申请,并得到其批准.经理部应对施工计划全方位进行监控,发现问题及时调整计划,调 整工序,加强薄弱环节滞后工序的实施.3.2 上下相承工序协调措施
上部工序交给下部工序之前,每道工序完成后,必须经过内部检查 合格后,两道工序的作业班长共同自检,确认无问题后签署工序交验合 格单(隐蔽工序还需监理工程师检验合格),下部工序才能进行施工;若 有问题及时通知上部工序进行整改,整改合格后,两道工序自检确认无 误后,下部工序再接受施工。特别是隐蔽工程要认真实行检查签证制度, 任何人不得擅自做主隐瞒不报.未经检验评定或经检验不合格的工序, 应按有关规定进行处置、整改,并将处置、整改后的结果进行验证记 录档案。
对影响交通、周围环境的工序,要坚持原则,加强控制,优化于 其他工序。实验、检测手段合格后,各种措施可行到位后,方可进行 下道工序的开。上道工序对下道工序带来生产危害或隐患时,严禁下 道工序的开工。
对“关键工序”、“特殊工序”要加强管理,积极配合监理工程师实 施全方位、全天候的“旁站”制度。在开工前必须列出“关键工序”、“特 殊工序”的名称,要落实采取各种措施加强控制。3.3 并行工序协调措施
各道工序要严格按照施工组织设计进行实施和开展工作,严禁盲 目的赶工期指挥,造成各工序、施工现场的混乱。
两道普通并行工序施工在施工时有干扰现象时,两道工序作业负 责人和项目总工共同协商施工方案和作业程序,排除施工干扰。次要工序与主要工序:两者相干扰时,两个工序负责人相互协商 解决,不能解决时,次要工序要保证主要工序的施工。4.特殊季节的工期保证措施
4.1 雨季施工工期保证措施
为减小雨季对工期的不利影响,须采取如下措施:
办公室调度加强对气象、气候信息的收集,提出现场措施和准备,减少雨、汛停工损失,雨后及时恢复施工。
备齐备足防洪物资、排水设备,减少损失,储备施工材料,保证 汛期施工连续性。做好施工现场排水措施,防止生产材料、设备和临 时设施被淹。危险区施工做好防汛应急措施。
加强施工便道、施工场地维护,保证物资运输,减少雨季对施工 进度的影响。
4.2 夜间施工工期保证措施
保证所有夜间施工人员有足够的睡眠,避免作业人员出现疲劳状 态,避免发生不必要的安全、质量事故。加强夜间施工照明设施,保 证现场有足够的照明。加强施工现场指挥力量,派专人统一指挥。运 输车辆及其他行驶的施工机械,需谨慎行车,确保安全。通道口加强 防护,并设明显警示标志。5.工期的检查与调整 5.1 对进度计划进行的检查与调整应依据其实测结果。
5.2 进度计划检查应按统计周期的规定进行定期检查,并应根据 需要进行不定期检查。
5.3 进度计划的检查应包括以下内容:
(1)工作量的完成情况。(2)工作时间的执行情况。(3)资源使用及进度的匹配情况。(4)上次检查提出的问题处理情况。
5.4 进度计划检查后应按下列内容编制进度报告:(1)进度执行情况的综合描述。(2)实际季度与计划进度的对比资料。(3)进度计划的实际问题及原因分析。
(4)进度执行情况对质量、安全和成本的等影响情况。
(5)采取的措施和对未来计划进度的预测。5.5 进度计划的调整应包括下列内容:(1)工作量。(2)起止时间。(3)工作关系。(4)资源供应。(5)必要的目标调整。
借贷消费百年节点 篇3
2005年,大卫•拉普卡从耶鲁大学毕业准备参加工作。他在读大学时,一共借了6万美元的助学贷款,接着结婚和买车又花了17万美元。这一切让刚刚离开校园的大卫极为苦恼,他知道此后的收入会很多,特别是到他退休时财富会最多。可是,他现在28岁,正是成家立业最需要钱的时候,而此时偏偏最缺现金,还负债25万美元。
大卫的故事是美国靠借贷推动消费,再靠消费推动增长的经济模式的最好典范。这种模式之所以在美国社会如此根深蒂固,是由人一辈子的收入轨迹所决定的。年轻力壮时最没钱,到年老退休时钱最多,而花钱消费的年龄轨迹又正好与此相反。所以,信贷市场的发展就是为了帮助人们纠正这两种轨道的矛盾。按揭贷款衍生证券市场的深化,最终就是最大化借贷资金的供给,同时最小化借贷的利息成本。
现在,次贷危机几乎引发了全面的金融危机,正在挑战大卫甚至整个美国社会的生活方式,挑战这种借贷消费支撑的经济模式,挑战美国金融资本主义模式。
借贷消费的起源
就像我们熟悉的传统中国社会一样,19世纪末之前的美国社会也不知道上面介绍到的大卫的生活方式,因为那时以借贷支持消费的必要性不高。当时人们还没有完全解决好基本的温饱问题,所能生产的东西还不够满足基本生存需要。当时的经济都是生产驱动型的,人们每天不过是重复着生产、吃饭、睡觉的简单生活,根本顾不上去通过发展金融刺激新的消费需求的出现、刺激非基本生存的消费增长。
这一切直到缝纫机这一工业革命产品进入美国家庭,并从此开启借贷消费的历史。1855年,当时最大的缝纫机公司——I.M. Singer公司发现其销售很难再增长。原因是,那时候做妻子的一般都不工作,虽然缝纫机能把家庭主妇做衣服的时间大大减少,但让妻子节省时间后,她把多余的时间做什么用呢?所以一般家庭就不愿意花那么多钱去买一台价格相当于普通家庭年收入的1/7的缝纫机。
1856年,I.M. Singer公司想出一招:“我们为什么不让美国家庭先用上缝纫机,然后分期付款呢?”最初,首付款是5美元,然后,每月再付3~5美元,到付完为止。这个简单的想法使该公司到1876年时共销售了26万多台缝纫机,远超过所有其他缝纫机公司销量的总和!
就这样,简单的金融创新不仅把更多的“大件”带进普通美国家庭,而且也降低了高收入跟中低收入家庭的差别,使那些“大件”不再是富人独有的。
借贷消费模式的巩固
美国经济增长由生产驱动到由消费驱动的模式转型,发生在1880~1920年间。经过100年的工业革命,人们的收入已增加不少,消费需求自然会上升;另外,那时规模化的工业生产技术已经趋于成熟,工业产能开始过剩,到了“你要多少,我就能生产多少”的地步。于是,生产已不再是经济增长的瓶颈,消费需求才是瓶颈,就完全像今天的中国经济所处的状况一样!
问题是如何促进、推动消费增长?当然,最好是收入都增加。但是,在收入增长相对较慢的情况下,有什么方式松解消费的瓶颈呢?这就又回到分期付款或按揭贷款上。最好的例子莫过于私人汽车。即使到今天,除了房子以外,汽车仍然是多数个人最大的“大件”。
1913年,L.F. Weaver创立了美国第一家汽车按揭贷款公司。这个行业此后快速发展,到1925年已有近1700家贷款公司。到1920年底,借贷消费、“先买后付”已普及到美国消费市场。1930年那一年中,70%左右的新汽车、85%的家具、75%的洗碗机、65%的吸尘器、75%的收放机都是靠分期付款卖出的。借贷消费就这样在美国社会扎根了。
借贷消费不道德吗?
随着借贷消费越来越流行,许多美国人开始呼吁抑制消费欲望,警告人们不要被贪念所淹没,被债务拖得不可自拔。在伦理上,借贷消费面对一场社会文化挑战,就好像今天中国年轻人借钱消费,也被社会普遍责备一样。
1927年,美国社会对负债消费的态度发生了根本性转变。主要原因是,哥伦比亚大学经济系主任E•R•A•塞利格曼的著作——《分期付款销售的经济学》。他提出“消费也是生产”,没有什么只进不出的消费。表面看,好像个人消费是把钱享受掉了,没有产出什么东西;但实际上,人的消费开支也是一种生产性投资,是对人力资本的投资。因为如果个人住房舒适、开的车好、穿的正装潇洒,那么他会工作得会更卖力、更勤奋,能做成的生意、能创造的价值也会更多。
他的第二个论点是,分期付款消费后,大卫每个月有月供,表面看这给他压力、使他日子难过,让他成了“房奴”、“车奴”,但实际上,那些分期付款消费的人反而因为定期要交的月供,使自己变得更有财务纪律,自律能力更强。
塞利格曼教授的研究著作为借贷消费正名。1927年后,分期付款消费已被社会广泛接受。到今天,大卫也好,其他人也好,不通过按揭贷款买房、买车、买家用大件,那反倒是让人觉得不正常了。
借贷消费模式还会继续
过去几年,美国住房按揭贷款市场走过头了,出现太多不负责任的放贷行为,结果造成今天的金融危机。尽管这次危机是大萧条以来最严重的,但是,美国自19世纪末演变而来的,靠借贷消费带动的增长模式不会改变,其金融资本主义模式也不会终结,在质上不会变,只是在度上会有收缩。
现代社会工业技术、农业技术已足够完善,人类的物质生产能力已大大提高,不怎么费力就能满足物质消费需求。最终制约人类经济增长的不是生产能力不足,也不是投资不足,而是消费需求跟不上。
金融市场发展的目的之一就是通过住房抵押贷款、汽车贷款、教育贷款等,来缓解人们因为在不同年龄时收入不均匀而导致的消费力不平衡问题。医疗保险、养老保险、各类基金等金融品种,其目的也在于安排好未来各种可能的需求,以减轻青年、壮年时期的存钱压力,从而促进消费。总之,住房抵押贷款证券化以及其他相关的金融发展,都是为了把人们从存钱压力中解放出来,进而释放消费动力。
这种借贷促进消费的发展模式不是美国专有的,发达国家都不同程度地采用了这样的模式。实际上,中国现在也要从投资驱动型的模式向消费驱动型的模式转型,否则,中国只能继续依赖制造业和出口市场。■
[编辑 陈 艾]
“学导”课堂导在“节点” 篇4
一、导在“疑点”
“学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进”。“学导”课堂,导在有价值、指向教学内容核心的“疑点”,由“疑”而“导”往往可以起到牵一发而动全身的功效。
一位教师在执教《姥姥的剪纸》中“密云多雨的盛夏,姥姥怕我溜到河里游泳出危险,便用剪纸把我拴在屋檐下”一句时,有学生质疑:“为什么是‘拴在’屋檐下呢?人又不是动物啊。”教师针对这一质疑做了如下的“导”:(1)自主阅读。浏览第7~12自然段,找找“拴住”“我”的是什么样的剪纸呢?体会剪纸的画面都是反映姥姥和“我”的生活画面,理解“拴”字实际上包含着姥姥的爱,包含着剪纸的巨大吸引力。(2)想象练笔。联系课文后面姥姥寄来的剪纸的画面,引导学生想象、练笔:你觉得姥姥用剪纸想对“我”说些什么呢?“我”又会对姥姥说些什么呢?请选择一个角色写一写。(学生写后,教师有意安排学生互读对话,形成“心声交融”的效应。)品味“拴”的内涵:“拴”住的是“我”的心,是“我”对姥姥永远不忘的心。(3)情境假设。做一个假设,假如“我”今晚做梦,梦见的会是什么呢?(学生谈,大多是自己和姥姥在一起的情景,以及课文最后一段故乡的情景。)再做一个假设,有一天姥姥总会离我而去,“我”总会长大,如果有一天“我”拿着剪纸跟自己的孩子说——“我”会怎样娓娓道来呢?(学生模拟介绍)(4)文化观照。体会“拴”,还隐藏着什么呢?(代代相传的亲情,代代传承的民族文化。)(教师相机呈现各种民族剪纸图样,如喜鹊登枝、龙凤呈祥等。)
课例中,教师的“导”是非常巧妙且有深度的。教师敏锐地抓住“拴”这一疑点,精心引导学生的“学”。教师逐层深入理解,逐步提升情感。一个“拴”的疑问却让教师上出了深刻的情感、深深的文化意蕴。课例中教师将语言的品味、思维的开启、情感的熏陶、文化的观照都整合在一起,可谓“导”之有道,“学”之深刻。
二、导在“序点”
所谓“序点”,指的是知识、能力、情感等语文教学目标发展的“序列”的一些生长点。语文阅读能力的发展是呈螺旋形上升的,依据文本特征促进学生阅读能力发展,必然要关注学生阅读能力序列的发展点,并加以引导,尤其是帮助学生建立“程序性”知识,进而形成经验、能力。
笔者在执教五年级课文《拉萨古城》时,关注的是:写景类文本的“景物特点鲜明”。从能力发展序列来看,四年级学生已经完成“写景类习作”的基本训练,到了五年级应该是进一步巩固“景物特点鲜明,写作选材的独特”这一能力目标。所以,教学中我牢牢扣住“拉萨古城的民居、大昭寺、八廓街,最让你感到与众不同的是什么”这一主题,引导学生体会作家次多在写作时选材的独特视角。最后抓住当地景点中最与众不同的特点来交流,拓展课外写作。
教师的“导”立足在学生“学”的能力发展序列之上,促进了学生“学力”的良好发展。可谓“导”之有路,“学”之舒展。
三、导在“拐点”
所谓“拐点”,在生活中借指事物的发展趋势开始改变的地方。语文阅读课堂中,不可避免地会出现学生学习状态的改变——尤其在重点的展开、难点的突破上。如何形成正向“拐点”,拉升“学力”,需要教师借助情境、资料等进行“巧导、妙导”。如一位教师执教五年级课文《剥豆》,在引导学生学习心理描写部分时做了这样的引导:
师:有人说毕淑敏的文字有着女性特有的细腻与敏感,女性的心理被其刻画得非常透明纯净。同学们,能从课文里找出心理描写的句子吗?(学生读找)
师:我们将目光聚焦到第8~11自然段,你读出了怎样的心理?(生一时沉默,气氛略显“冷”。)
师:不急,咱们再读读她想的句子(教师将相关句子变红),前后联系起来看看,你有什么发现?
生1:我觉得毕淑敏好像非常矛盾,心中一会儿想着让儿子赢,这样让他自信一些;后来又想到竞争要靠实力,不让儿子赢;后来看到儿子很想赢的样子,又心生怜爱,好像于心不忍;最后又想到不给孩子虚假的胜利。这样一会儿想让儿子赢,一会儿又不想让儿子赢的心理是矛盾的。
师:说得多好!这位同学前后联系,善于发现,发现了毕淑敏的矛盾心理。谁有补充?
生2:我觉得是很纠结的,作为母亲好像很怜爱儿子,可是她又不像一些母亲那样只想让孩子高兴,我觉得她好像在爱的同时又有严格要求。
师:好一个“纠结”,你读出了毕淑敏的这种心理。记得我们前面学的《学会看病》一课吗?有这样的描写吗?(教师链接相关描写,让学生重温,然后让学生体会毕淑敏的心理细腻,体会心理描写与动作描写的相融。)
上例中,当课文出现拐点(气氛冷)的时候,教师没有强行推进,而是让学生再读课文,同时“导”法:前后联系,关注描写心理的句子。给予学生学习台阶,使得学生顺利度过了这一“拐点”,为后文进一步理解、写作“心理、行动相融合”奠定了基础。可谓“导”之有度,“学”之有法。
四、导在“感点”。
这里所说的“感点”一指语感生长点,二指情感共鸣点。一篇优质文章,教师在“先导”(预设)时需要充分解读文本,精选学生“学”的“感点”,展开学习,发展学生的语感与情感,做到语言与精神共生。
如一位教师执教《小露珠》一课时,着力于比喻句的学习与对话。“早哇,像钻石那么闪亮的小露珠。”蹦到大荷叶上的小青蛙对小露珠说。“早哇,像水晶那么透明的小露珠。”爬到草秆上的小蟋蟀对小露珠说。“早哇,像珍珠那么圆润的小露珠。”落在花朵上的小蝴蝶对小露珠说。教师先带领学生理解比喻句中本体与喻体之间的关系:“小露珠和钻石相像的地方是它们都是()的;和水晶相像的地方是它们都是()的;和珍珠相像的地方是它们都是()的。”然后让学生仿写比喻句:“早哇,像钻石那么闪亮的小露珠。”“早哇,()的小青蛙。”……学生写得非常丰富,比如说青蛙“像翡翠那么绿,像卫士那么勇敢,像跳远高手那么厉害……”最后,引导学生用上比喻句互动朗读、对话,“早哇,像钻石那么闪亮的小露珠。”蹦到大荷叶上的小青蛙对小露珠说。“早哇,像青草一样碧绿的小青蛙。”在荷叶上滚来滚去的小露珠对小青蛙说……小动物们都喜欢小露珠,小露珠也喜欢小动物们。
光分组交换节点技术 篇5
文章首先介绍了光分组交换网络的分类和光分组交换节点的基本结构,接着详细讨论了全光分组交换节点设计和实现中的关键问题:交换结构的设计、光存储的实现以及分组拥塞问题的解决方案。
关键词:
光分组交换;交换结构;光存储器;拥塞
ABSTRACT:
The classification of optical packet switching networks and the architecture of optical packet switching nodes are briefly introduced, and then some key problems related to the design and implementation of all-optical packet switching nodes, such as the design of switching architecture, implementation of optical storage and packet congestion, are discussed in detail.
KEY WORDS:
Optical packet switching; Switching architecture; Optical storage; Congestion
时至今日,光纤通信技术已经取得了长足的进步,但是光纤通信的潜能没有被全部开发出来,因为网络节点所使用的电域分组交换形成了一个数据流的“瓶颈”,因此只有使用光分组交换来提供高的交换速度,才能充分有效地利用光纤带宽。
光分组交换网络的发展有十几年的历史,世界上很多国家已作了这方面的研究:如欧洲的ATMOS(ATM Optical Switching)项目和KEOPS(Keys to Optical Packet Switching)项目,美国的POND(Packet-switched Optical Networking Demonstration)项目和CORD项目,英国WASPNET(Wavelength Switch Optical Packet Network)项目以及日本NTT光网络实验室项目等。
光分组交换技术的主要优点是:不仅可以减少网络的层次,而且可以简化网络管理软件,节省有关传输的开销;可以提供有效的业务聚合和更好的服务粒度,提高了光传输网的利用率;可以提供一个在服务层与光传输网之间独立的域,并且与两层很好地结合。随着近几年光子器件技术的不断发展和数据业务的爆炸式增长,光分组交换的研究呈渐热之势。
1 全光分组交换网络分类
全光分组交换网络可以分成两大类:同步网和异步网。当多个光分组交换节点组成网络时,各节点每个输入端口上的分组到达的时间是随机的,而交换矩阵只能在一些特定的时间上进行重新配置,因此网络设计者需要考虑各个分组进入交换矩阵前是否进行重新排队。如果分组进入交换矩阵前需要重新排队,这样的节点组成的网络是同步的;相反则是异步网络。
在同步光分组交换网中,每个分组数据的大小相同,分组数据和分组头一起被放在一个固定长度的时隙中。由于没有光域的可随机读取的存储器,为了解决分组交换时产生的拥塞问题,采用光纤延迟线来实现光分组的存储器。分组在光纤环或光纤延迟线中所滞留的时间是分组所占据时间的整倍数,因此就要求各个分组长度一致,并且在输入端参照本地时钟进行同步。
在异步光分组交换网中,每个分组不要求长度一致,在节点输入端口也不需要进行同步处理,分组的交换过程在时间上是随机的。由于分组到达的不可预测性和不规律性,分组交换时发生的拥塞概率比同步网中的大。但是这种交换节点结构简单,而且网络建造费用低,和同步网相比具有更大的灵活性。
2 光分组交换节点的基本结构
虽然光分组交换节点的设计实现方案多种多样,但其主要结构大体相同。光分组交换节点的结构主要包括三大部分[1](如图1所示)。
(1)输入接口
输入接口的主要功能是对同一时刻到来的分组进行同步(在同步光分组交换网中)和提取分组路由信息。其中,光部分有一个补偿色散的无源段(如色散补偿光纤)和一个标准光纤延迟线;电部分包括分组头提取电路和载荷位置确定(本地时钟的提取、分组延时的确定、光开关门的触发选择等),分组头提取电路解决竞争情况和安排交换段的分组路由。
(2)交换矩阵
交换矩阵是交换节点的核心部分,电路部分控制路由处理,解决竞争;全光交换矩阵给出分组路由,使用光纤延迟线和虚分组解决竞争。
(3)输出接口
为满足系统的需要,包括系统的可级联,需要再生净载荷,这由输出接口完成。它包括一个光再生系统和重写分组头和再生光信号用的时钟电子电路。光再生系统包括快速功率均衡、去除抖动的再定时、波长转换和分组头重写。整个接口必须保证信号质量足够高,以使其能够通过几个光交换节点和WDM传输链路。波长的选择和转换以及光开关门主要依靠半导体光放大器(SOA)技术。
3 实现交换节点的关键技术
3.1 交换结构
目前光分组交换中的各种交换结构都是在光域上实现分组的存储和交换,在电域上完成路由选择和存储控制等功能。交换结构大体可分为三类:基于波长路由的交换结构、广播和选择型交换结构,以及空分交换结构[2]。
(1)基于波长路由的交换结构
a.输出缓冲的波长路由交换结构
1992年Gabriagues和Jacob提出了一种波长路由交换结构[3,4],如图2所示。这种结构使用波长编码来完成分组的路由和缓存。它由3个功能模块组成:分组编码模块(分组波长分配)、1个缓存模块和1个分组解复用模块。分组编码模块由N个可调谐波长变换器(TWC)组成,每个TWC根据各分组所要输出的端口给分组分配相应的波长。例如,当分组要在第i个端口输出时,就给它分配波长λi。缓存模块由N×K个半导体光放大器(SOA)开关门阵列和K个长度范围为0~(K-1)T的光纤延迟线组成,T为单个分组所占时长,通过控制SOA开关门,可以使分配了波长后的分组以先进先出(FIFO)的方式经过某一相应的光纤延迟线,到达指定的输出端口。解复用器模块由一个K×N的星型耦合器和N个带通滤波器组成,也可以用一个K×N的AWG(Arrayed Waveguide Grating)来实现。带通滤波器的作用是使特定的波长和特定的输出端口对应起来。这种结构的不足是当交换的规模和缓存增加时,结构中所需要的SOA和缓存单元随N、K成比例地增长。另外,分组经过交换矩阵时的光功率损耗与NK2成比例(当N
另外一种波长路由交换结构是Frontiernet光分组交换结构[5],如图3所示。这种结构的核心就是一个AWGM(Arrayed Waveguide Grating Multiplexer)。AWGM起着固定路由的波长路由器的作用,同一个输入端口的不同波长对应着不同的输出端口,AWGM根据各分组数据的输入端口和所使用的波长对其进行选路。分组依次经过TWC、AWGM和级联环形缓存(其实现方式在后面的光存储中讨论),最后到达输出端口。TWC根据每个分组的输入和输出端口给它分配一个波长,AWGM根据这个波长将分组输出到相应的输出端口。
b.输入缓冲的波长路由交换结构
在上面两种交换结构中,分组的缓存被安排在分组交换之后,这样做的好处是可以获得较好的时延特性。但是这种交换结构比较复杂,而且功率损耗比较大。为此,人们提出了在输入端进行分组缓存的波长路由结构[6],如图4所示。
这种交换结构由两个模块组成:分组排队模块和分组路由模块。和Frontiernet光分组交换结构中一样,分组交换由AWGM和TWC一起完成。分组的拥塞是通过输入端对分组进行排队来解决。分组排队模块由N个TWC和波长路由分组缓存组成,其中波长路由分组缓存用一对AWGM和一套延时范围为0~(K-1)T的不同长度的光纤延迟线实现。这种结构中,由于AWGM的波长路由特性,从第i个输入端口输入的分组经过某一时延后从分组排队模块的第i个端口输出。如果多个分组产生拥塞,可以在分组排队模块给各分组安排不同的时延。这样,即使同时有N个分组要在交换结构的同一个输出端输出的时候也不会发生分组冲突。因此,该交换结构有较低的分组丢失率。
(2)广播和选择型交换结构
广播和选择型交换结构是最常见的一种交换结构,它在许多项目中被广泛使用。这种结构不需要像波长路由交换结构那样使用过多的可调器件,它的另一个优势是它具有广播功能。交换时,从各个输入端来的信息合成一路信号,然后被耦合到每个输出端,每个输出端口从合路信号中滤出到达该端口的信号。各路信号复合的时候可以使用波分复用的方法也可以使用时分复用的方法。一个典型的例子就是KEOPS项目中使用的KEOPS结构[7],如图5所示。
对从不同端口来的N个分组首先进行波长变换,经过1个波长复用器合成1路,然后用1个星型耦合器将复用信号广播给K个光纤延迟线。经过光纤延迟线后,每个分组都获得了所有可能的延时(即0~(K-1)T)。每根延迟线输出的分组又被一个星型耦合器广播给所有输出端口,在每个输出端口上都有一套光开关门进行分组选择。首先,前面1个光开关门在某一时刻开启,让含有要在该端口输出分组的复用信号经过,接着第2个光开关门开启,通过波长选择在该端口输出的分组。与波长路由交换结构相比较,这种结构不需要可调器件,但是它也存在光功率损耗太大的问题(对于N×N规模的交换结构,光功率的损耗与NK2成正比)。
(3)基于空分开关的交换结构
光开关在光纤通信系统中是一个不可或缺的器件,从前面讨论可以看出,无论在波长路由结构还是在广播选择型交换结构中,它都是不可缺少的。这里讨论的是基于空分开关的交换结构——Staggering结构[8],如图6所示。这种结构使用空分开关阵列来完成分组路由和缓存。该结构由两个无阻塞的空分开关阵列以及相连的时延不同的光纤延迟线组成。前面的1个空分光开关阵列使得每个分组可以选择进入不同的延迟线,从而使分组在第2个空分开关阵列的输出端发生碰撞的概率大大减小。第2个空分开关完成分组的路由。
3.2 光存储
从前面的讨论可以看出,光存储器在分组交换结构中起着重要的作用。原则上讲,电域的可随机读取存储器(RAM)可以用在光分组交换中,早期的光分组交换系统就是这么设计的。但是电RAM的读取速度有限,这影响了光分组交换的速度和容量。而且采用这种方案的交换结构将不可避免地用到光电(O/E)和电光(E/O)变换,从而增加了系统的复杂度。开发全光的RAM工作已经有很长的时间,但是迄今为止还处于研究阶段,目前的分组交换结构中利用光纤延时线和各种光器件的组合来实现全光的存储器。
采用这种方法的设计结构已经有很多种,它们可以分成两类:传输型和循环型[2]。传输型缓存通常由多段光纤延时线和多个光开关组成。每段光纤延时线的延时为分组持续时间的整数倍,光开关用来选择时延的长度。分组的存储时间等于分组在光纤延迟线中的传输时间。传输型缓存又可以分成并行传输型结构(如图7(a)所示)和串行传输型结构(如图7(b)所示)。并行传输型结构中,分组的缓存使用一段光纤延时线实现。当可选择的延时数增加时,并行传输型缓存结构中所使用的延时线的数目和空分开关的门数就会增加。串行传输型缓存中,分组的缓存用多段延时不同的光纤延时线和多个2×2的光开关组合实现,分组的时延由它所经过的全部延时线所决定。这两种传输型缓存结构可以同时存多个分组数据,但是同时只能有一个分组输出。
循环型的缓存结构比传输型的缓存使用起来更灵活。分组在其中缓存的时间由分组循环的次数决定,而且可以在一些特定时间(如分组时间长度的整数倍)的那一刻从缓存中读取分组数据。这种结构也有一个问题:当缓存时间较长时,由于分组所经过的光纤的实际长度较长,光功率损耗就比较大。如果想增加缓存时间,可以在环形光纤延时线中增加全光放大器,但同时就会引入受激的自发辐射噪声(ASE),降低信号质量。同时,全光放大器的增益也必须精心设计,让它能刚好抵消光分组环行一圈所产生的损耗,但又不发生激射。
在缺少可随机读取的全光存储器的现状下,要获得较好的网络性能,一个比较好的方法是采用光电结合的分组存储方案。这种方案中用光纤延时线实现的光缓存存储需要短时间保存的光分组,这是存储器的主体,用电域的存储器保存需要长时间保存的数据。当1个光分组需要保存的时间超过了能够提供的最大光缓存时间,对该光分组进行光电变换,然后在电域存储。这样既能很好地保证网络的性能,又能降低系统的成本(光电变换器件和电器件占很大比例)。这种方案特别适用于网络的边缘路由器中,因为这样的路由器中已经有大量的电存储器件,只要加上电光和光电变换接口就能完成该方案中的电存储功能。
3.3 拥塞的解决
当相同波长上的多个分组需要同时在同一输出端口输出时,就会产生阻塞现象。电域上的分组交换采用存储转发的方法来解决这个问题。但由于光域上缺少RAM,无法进行光存储的随机读取。目前分组阻塞的解决方案有下面4种[9]:
(1)从时间上解决:使用光纤延迟线暂时保存受阻塞分组,稍后再进行发送。欧洲的KEOPS项目的交换结构就使用了这种方法。
(2)在空间上解决:也即使用偏射路由策略。当两个分组交换发生拥塞时,其中1个分组交换到正确的输出端口,将另一分组输出到另外1个空闲输出端口,该分组通过网络迂回后到达目的端。其结果是造成被迂回分组的端到端时延很长且不可预料,同时在接收端,分组到达也不是顺序的,收到分组后需要进行排序。
(3)采用波长变换技术:前面介绍的两种方法各有其长处和不足。采用光缓存的方法能够获得较好的网络吞吐量,但是要引入较多硬件设备和控制功能。偏射路由的方法比较容易实现,但是不能提供理想的网络性能,如果与波长变换技术相结合,就能克服这些不足。采用波长变换技术后,当两个分组发生拥塞时,对两个阻塞分组中的1个进行波长变化,然后同时在同一端口输出。采用波长变换技术同时还可能提供噪声抑制和信号整形功能。
(4)采用光突发交换(OBS)技术:突发分组就是由多个分组组成的1个长的连续数据块。源节点发送突发分组之前发送1个控制分组给要经过的路由上的所有交换节点,过一段时间后,源节点发送突发分组,此时路由上的各个交换节点已经设置好路由,突发分组经过时就不会发生阻塞。而且通过设置等待时间和突发分组的长度,可以提供不同等级的服务。它和全光分组交换的不同之处主要在于控制软件上的不同,所以全光分组交换节点改造后可支持突发交换。
4 结束语
未来光网络信息量爆炸式增长,IP将成为主导业务,光分组交换技术将充分拓宽网络带宽,最大限度地提高线路利用率。随着光子器件的日益成熟,光分组交换结构正不断优化。在目前的交换和光存储的技术水平上,我们要对分组丢失率、网络利用率和节点复杂度这3者进行权衡。在全光的可随机读取存储器实现技术取得突破之前,采用多端口数量的开关结构和波长变换器来实现分组交换节点是比较理想的选择。□
参考文献
1 Chiaroni Dominique, Lavigne Bruno, Jourdan Amaury. Physical and Logical Validation of a Network Based on All-Optical Packet Switching Systems. IEEE J Lightwave Technol, 1998,16(12)
2 Tucker R S, Zhong W De. Photonic Packet Switching: An Overview. IEICE Trans Electron, 1999, E82-B(2):254—264
3 Gabriagues J M, Jacob J B. Photonic ATM Switching Matrix Based on Wavelength Routing. In: Proc Photonic Switching, 1992
4 Gabriagues J M. Design and Implementation of a Gigabit ATM Photonic Switching Matrix. IEEE J High Speed Networks, 1995, 4(4)
5 Sasayama Koji, Yamada Yoshiaki, Habara Keishi. FRONTIERNET: Frequency-routing-type Time-division Interconnection Network. IEEE J Lightwave Technol, 1997,15(3): 417—429
6 Zhong W D, Tucker R S. A Wavelength-routing Based Photonic Packet Buffer and Its Application in Photonic Packet Switching Systems. IEEE J Lightwave Technol, 1998,16: 1737—1745
7 Chiaroni D. A Novel Photonic Architecture for High Capacity ATM Switching Applications. In: Proc Photonics in Switching, 1995
8 Hass Z. The Staggering Switch: An Electronically Controlled Optical Packet Switch. IEEE J Lightwave Technol, 1993,11:926—936
9 Yao Shun, Ben Yoo S J, Mukherjee Biswanath. All-Optical Packet Switching for Metropolitan Area Networks: Opportunities and Challenges. IEEE Communication Magazine, 2001,39(3): 142—148
(收稿日期:2002-07-17)
作者简介
郑磊, 北京大学电子学系博士生。研究方向为光分组交换和光放大器。
吴德明,北京大学电子学系教授,博士生导师。
CANBus通信节点接口设计 篇6
CAN (Controller Area Network) 即控制器局域网络, 是ISO国际标准化的串行通信协议。因其具有低开发成本、高传输速率、高可靠性等特点, CAN被广泛应用于汽车、机器人、数控机床、自动化仪表等领域。
在当前的汽车产业中, 各种电子控制系统之间通信所用的数据类型, 及对可靠性的要求不尽相同, 由多条总线构成的情况很多, 线束的数量也随之增加。出于安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求, 1986年德国BOSCH公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后, CAN通信协议通过ISO11898及ISO11519进行了标准化, 目前在欧洲已是汽车网络的标准协议。
2 CAN Bus概述
CAN通信协议最初由德国BOSCH公司, 为解决现代汽车内部大量的控制系统与传感器、执行机构之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。目前汽车上的CAN网络分为一条传输速率为500Kbps的高速CAN, 主要连接发动机、刹车系统、动力总成等系统;以及另一条传输速率为100Kbps的低速CAN, 主要连接汽车灯光、车窗及门锁、空调、组合仪表等系统。
CAN总线以目前技术条件较成熟的ISO/OSI模型为基础, 覆盖了ISO/OSI基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层。与其它网络相比, 具有以下特点:
(1) CAN是一种多主总线系统, 任意节点均可在总线空闲时发送报文;
(2) CAN协议对数据块进行编码, 使网络节点数在电气特性的限制下最多可达110;
(3) CAN节点的信息分成不同的优先级, 可满足不同通信的实时要求;
(4) CAN采用非破坏性总线仲裁技术, 极大地节省了总线冲突仲裁时间;
(5) CAN报文不包含源地址或目标地址, 仅用标识符来指示功能信息、优先级信息。通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式进行数据通信;
(6) CAN采用短帧结构, 数据传输时间短, 受干扰的概率低;
(7) CAN节点在错误严重的情况下自动关闭总线, 不影响其它节点;
(8) CAN协议采用CRC检验并提供相应错误处理功能, 保证了数据通信的可靠性。
3 CAN控制器SJA1000
CAN通信协议主要由CAN控制器完成, SJA1000主要由CAN核心模块和接口管理逻辑模块组成。CAN核心模块控制CAN总线帧的发送和接收, 接口管理逻辑模块提供SJA1000与微处理器或其它设备的连接。SJA1000结构框图如图1所示。
通过正确的配置, SJA1000能自动完成CAN总线物理层和数据链路层的所有功能, 对于单片机来说, 可以把它看成一个基本的I/O设备。SJA1000的主要特性如下:
(1) 标准帧和扩展帧信息的接收和传送。
(2) 扩展的接收缓冲器 (64字节FIFO) 。
(3) 在标准和扩展格式中都有单/双验收滤波器 (含屏蔽和代码寄存器) 。
(4) 支持多种微处理器接口。
4 接口电路
CAN Bus通信节点接口电路如图2所示, 主要由CAN收发器PCA82C250、CAN控制器SJA1000、主控制器89C51单片机及物理总线接口电路组成。
当CAN节点处于CAN Bus网络终端时, 需要在CAN_H和CAN_L之间增加阻值为120Ω的终端电阻。终端电阻对于匹配CAN物理总线的特征阻抗具有重要的作用, 无终端电阻会使CAN通信的抗干扰性及可靠性大大降低, 甚至无法进行正常通信。
89C51单片机是整个CAN Bus接口电路的主控制器, 负责SJA1000的初始化, 并且控制SJA1000完成CAN通信。SJA1000作为CAN协议转换的控制器, 通过对片内寄存器的读、写操作, 89C51单片机能够设置CAN通信模式, 实现数据的发送与接收。
PCA82C250提供对物理总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力, 与ISO11898标准兼容。在运动环境中, 具有抗瞬变、抗射频和抗电磁干扰性能, 内部的限流电路具有电路短路时对传送输出级进行保护的功能。
SJA1000的多路地址/数据总线AD0~AD7连接89C51单片机的输入/输出端口P0, 89C51单片机通过此地址可对SJA1000片内寄存器执行相应的读、写操作, 完成相应的通信功能。SJA1000的发送/接收口TX0和RX0分别连接PCA82C250的TX0和RX0, 接收或发送CAN报文。SJA1000 RST连接89C51单片机的输入/输出端口, 通过其软件程序来控制SJA1000完成复位操作。
5 系统软件
CAN Bus通信系统要有效、实时地完成通信任务, 系统的软件设计是关键。系统软件的设计主要包括CAN节点初始化、CAN报文接收以及CAN报文发送。
SJAl000的内部寄存器是作为89C51单片机的片外寄存器工作的, 89C51单片机与SJAl000间状态、控制和命令的交换都是通过在复位模式或工作模式下对寄存器进行读、写操作来完成的。
在初始化CAN Bus内部寄存器时, 必须使各节点的位速率一致, 而且收、发双方必须同步。报文的接收主要有中断和查询两种接收方式。为提高通信的实时性, 采用中断接收方式, 这样也可保证接收缓冲器不会出现数据溢出现象。
5.1 CAN节点初始化
CAN节点初始化主要是设置SJA1000的通信参数, SJA1000初始化流程如图3所示。SJA1000初始化在复位模式才可进行, 在主控制器发送信息到SJA1000的控制段后, 清除复位模式/请求标志位, 通过循环读标志位确认是否进入工作模式才能进行下一步操作。
5.2 CAN报文发送
CAN报文发送由SJA1000独立完成, 发送流程如图4所示。89C51将要发送的数据根据CAN通信协议封装, 传送到空闲的发送缓冲器, 然后将命令寄存器中的发送请求标志位置位, SJA1000将自动向CAN Bus发送数据。若正在发送报文, 发送缓冲器就被写锁定。
5.3 CAN报文接收
CAN报文接收由SJA1000独立完成, 接收流程如图5所示。CAN Bus并不是总在通信, 为了提高通信效率, 采用中断接收方式。SJA1000接收的报文数据放在接收缓冲器内, 同时将状态寄存器的接收缓冲器状态位RBS和接收中断标志位RI置位, 并向89C51发送接收中断, 启动中断接收服务程序, 89C51通过执行中断接收服务程序, 从SJA1000的接收缓冲区读取报文数据, 并存储到单片机的内存单元, 然后释放接收缓冲器。
6 结束语
设计完成了基于89C51单片机和CAN控制器SJA1000的CAN Bus通信节点接口电路。CAN Bus通信系统结构简单、适应性和可扩展性强, CAN Bus以其分时多主、非破坏性总线仲裁和自动检错重发的技术特点有效地提高了通信的可靠性, 从而使现场调试更加方便, 缩短了开发周期。实践证明, CAN Bus具有很高的可靠性和的性价比, 是目前较为理想的现场总线之一。
摘要:CAN Bus广泛应用于汽车、机器人、数控机床、自动化仪表等领域。为了实现CAN Bus通信, 采用89C51单片机、CAN控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250构成CAN节点, 设计完成了硬件接口电路和基于硬件条件的软件。在实验室环境下进行通信功能测试, 完成了CAN报文的接收与发送, 结果表明该CAN Bus通信节点接口设计方案满足CAN 2.0B协议, 通信性能安全、可靠。
关键词:CAN Bus,SJA1000,接口电路,节点
参考文献
[1]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2006.
[2]饶运涛, 邹继军.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007.
道路客运节点运输发展研究 篇7
一、节点运输的含义及特点
1.1节点运输的概述
起初, 节点运输的概念是由运筹学提出的, 它是这项学科研究的产物。随着运输业的不断发展, 它逐渐成为一种既古老又新颖的运输组织形式。从系统的角度来看, 节点运输的主要目标是整体最优, 在此基础上, 对整个运输系统进行详细地规划, 找出实现运行最优的运输方式。节点运输与多式联运的区别在于前者仅仅包括道路运输这唯一一种运输方式, 而后者通过不同的承运人来完成运输工作, 而且运输方式至少两种以上, 现阶段主要应用于货物运输。相比之下, 节点运输的范围小, 更专业, 比较容易推广和发展。它具有独立性、关联性, 拥有多种功能, 如:集转、散转、中转等。而且节点运输的表现方式多样化, 可以是起点运输, 也可以是讫点运输或中点运输。根据旅客的出行情况以及道路班线的客运流, 具体决定选择哪一种运输方式。
1.2节点运输的特点
1.2.1全程负责
现阶段客运实行节点运输的主要组织方式是承运人全程负责, 从始发地至终点站。在整个经营过程中, 经营对象种类多样化, 数量多, 而且在一次运输中可能包括多个承运方。但为了运输工作可以更加便捷地展开, 使旅客得到及时地输运, 一般情况下, 采用第一承运人全程负责的方式来进行运输。在一些特殊情况下, 可有由多个承运人共同合作, 完成全程运输的工作。
1.2.2机动灵活
与多式联运的道路客运相比, 节点运输具有较大的灵活性、延伸性以及机动性, 有利于道路客运更好地在组织协调下进行工作。同时对于旅客来说, 可以节省大量的换乘时间, 减短换乘距离, 提高出行的便捷性。
1.2.3一票到底
节点运输实行一票到底制度, 这为乘客最大程度化地节约时间。简单来说, 一票到底指的是从始发地到目的地只要付一次费用, 乘客只要凭票就可以坐完全程。有些旅客可能会出现换程的需要, 在这种制度下, 旅客可以直接换车, 不需要再购票。这种便捷式的乘车方式不仅可以为出行节省许多成本, 而且出行的使用时间短。
二、节点运输的发展方式
2.1以道路客运站场作为换成枢纽
首先, 要对客运企业内部以及企业间的资源进行整合, 对他们的客运路线有一定的了解。其次, 对当前的中长途线网进行重新调整, 优化整个线路布局, 统一将旅客输送至高等级的道路客运站场, 让他们能够集中上车, 这是为节点运输的发展奠定了坚实的基础。另外, 要对短途线路和中长途线路进行整合, 让道路客运站场充分发挥换乘枢纽作用, 同时可以适当减少一些运输效率低、经济效益差的中长途线路, 将它们改为节点运输, 这可以适当地减轻成本。
2.2设立配载站点
专门针对部分少客源的中长途客运路线, 一些节点运输模式发挥组客配载功能。组客配载指的是在中途设立一些配载的停靠站点, 让旅客能够在交通发达的站点进行换乘。客运车可以进入到城区内部的客运站场, 集中旅客, 提高客运班车的载客率, 使得资源充分利用。但是, 运输企业也要对配载站点的数量进行适当地控制。在设立配载站点时, 要先对地形和周遭环境进行考察, 尽量将站点靠近高速公路, 这可以对旅客提供很大的便捷服务, 大大缩短他们的乘车时间和距离。
三、对道路客运节点运输的发展提出一些建议
3.1加强政策的支持
节点运输工作的展开与高速公路配客站的建设息息相关。其中, 还牵扯到一系列问题, 如:直达班车配载的合理性、合法性, 客运联票的使用等。目前这些问题还没有一个确定的统一答案。因此, 必须要加强政策措施的颁布, 对节点运输涉及到的内容进行详细地规定, 从而使整个工作可以顺利展开。政策的支持是从宏观层面来调控这项工作, 它能够起到一个很好的调整作用。
3.2提高信息技术水平
节点运输方式的优势有两点, 一是可以尽快地满足旅客的出行需求, 减少他们的出行成本和时间;二是能够大大提高道路客运的运输效率以及效益。其中, 统一售票、集中换乘等问题的出现要求运输组织需要有更强的管理能力。为了能够最大化地提高管理效率, 要学会借助信息和通讯技术, 如:建立客运购票网, 实行联网售票的方式, 可以减少客运车站购票的困难;利用GPS和远程监控技术可以随时对车辆进行管理和监控, 了解整个运输过程的情况, 及时应对突发状况, 为旅客创造一个安全的乘车环境。所以, 信息技术水平的提高对整个节点运输的发展有很大的帮助, 在时间、空间上实现连续性。
3.3增强市场监管
由于节点运输方式涉及到中转、配载环节, 增加运输的复杂度, 给市场监管带来了更高的难度。除此之外, 在旅客集中上下车的过程中也容易出现安全、超载情况, 尤其是在高速路口、服务区等人流量多的区域发生这种事的概率更高。因此, 相关的管理部门要加大市场监管的力度, 采取一些措施来维护运输的稳定。
四、结束语
综上所述, 节点运输是目前发展形势较好的一种运输模式, 它利用许多现代化技术进行辅助, 更好地完成这项工作。但是由于节点运输的运营时间较短, 现阶段存在许多问题尚未解决。为了可以推动这种新型运输方式的发展, 必须要加强技术上的创新, 管理方式的转变, 只有不断地强化这两个方面, 才能打破现有的瓶颈。
参考文献
[1]李星辰.市场经济条件下的公路运输经济管理研究[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2015 (12)
Aviat微波节点型平台 篇8
可以方便地从Eclipse Node升级到Packet Node, 容量更大、更智能化, 新业务、灵活性更高, 出众的IP/Ethernet性能, 不损害TDM的性能, 最大限度地保留了现存Eclipse设备的硬件和软件, 增加值最大化, 业务中断最小化, 转变能力得到增强。 Aviat微波先进的特性和性能不仅适用于现在的网络, 也适用于下一代网络。 以太网的传输容量可以达到2 Gbit/s;自适应编码和调制 (ACM) ;广泛的Qo S性能;同步的以太网;分布式同步;MLPPP (多链路点对点协议) ;以太网切换1+1 保护;对有效载荷的强大的安全选项;管理访问;到全IP网络的平滑过渡;多种业务、多种传输。
1) Aviat微波具有一个紧凑的室内单元支持多个射频链路。 可以分离式或者全室内安装, 频率覆盖5 到38GHz, 通过热插拔的卡实现业务定制, 互联多个射频设备和接口系统。 设备需要更少的安装空间, 通过可插拔的卡方便地实现用户定制。
a) INU支持4 种卡, INUe支持10 种。
b) 一个INU最多支持3 条射频链路, INUe支持最多6 个射频链路。
c) 扩展的Ethernet和TDM传输可选。
d) 综合性平台, 射频链路和接口是否保护可选。
e) 最完整和紧凑的节点型解决方案。
f) -48 Vdc电源盘, 具有+24 Vdc可选项。
2) Aviat微波具有背板的灵活性, 完全的射频链路和接口选项。
a) 通过插入一块射频接入卡 (RAC) , 安装一个相应的ODU 300就可以增加一条新的射频链路。
b) 通过则更加一个RAC和一个ODU, 可以实现链路的保护。
c) 通过增加或者改变数据接入卡 (DAC) , 可以增加或者改变接口类型。
d) 通过插入相应的DAC卡, 可以实现接口的保护。
e) 方便地在现有链路上扩展容量。
f) 调制方式从QPSK到256 QAM。
g) 自适应调制使有效衰落储备的使用最大化。
h) 通波道l (CCDP/XPIC) 选项使链路容量翻倍。
i) 方便地在现有链路上改变业务种类。
j) TDM到TDM+IP, 到全IP。
k) 最大的灵活性-升级最方便。
l) 升级成本最小化-增加值最大化。
3) 数据包板Data Packet Plane (DPP) 为IP业务增加了高性能的包交换背板。
a) DPP对背板旁路, 节省了节点容量并降低了时延。
b) DPP独立于电路交换的背板而工作。
c) DPP只用于以太网数据, 母板用于TDM和/或Ethernet。
d) 射频链路的业务可以是来之于DPP也可来之于母板。
e) 优秀的混合业务模式:IP+TDM: Gig E业务来之于DPP, TDM业务 (或者TDM和IP业务) 来之于母板。
f) 需要RAC 60 或者RAC 6X配合DAC GE或者DAC GE3 工作。
g) DPP在一个RAC 60 / RAC 6X的包数据口和相关的DAC GE使用直接连接。
h) 现存的Eclipse Node设备可以方便地转化为Packet Node DPP设备。
i) 最大程度地保留了现有设备的硬件和软件。
j) 保证了最大的增加值, 最小的中断和最小的风险。
k) DPP需要基于节点的许可license。
4) Eclipse Packet Node与其他设备的混合使用。
a) 多种平台的混合使用可以优化成本和性能。
b) Node到node或者node到终端。
c) Eclipse终端型平台。
d) IDU 20x用于Nx E1。
e) IDU 155o用于STM1。
f) IDU ES用于10/100Base-T。
g) IDU GE用于10/100/1000Base-T或者光口1000Base-LX。
5) 模块化用户接口, 可以热切换, 自动配置, 可保护。
a) 增加/改变/配置需要的接口。
b) Gigabit/Fast Ethernet only, or with NxE1 or STM1。
c) Nx E1 only, or with STM1。
d) STM1分接到Nx E1。
e) Nx E3分接到Nx E1。
f) Ethernet基于Nx E1。
g) Ethernet基于STM1。
6) 可扩展的射频、Modem选项。
a) 增加/ 改变/ 配置需要的链路。
b) 原有的Ethernet, E1, STM1有效载荷。
c) 7到56 MHz频道带宽。
d) QPSK到256 QAM的调制方式。
e) 固定或者自适应调制。
f) CCDP/XPIX在单个频道中获得双倍的链路容量管理和辅助选项。
g) NCC设备管理和-48 Vdc电源转换:必需的卡。
h) NPC用于保护NCC时钟和直流变换。
i) PCC用于使用+24 Vdc的时候。
j) AUX用于辅助数据和、或告警输入输出。
k) FAN用于设备冷却, 必需的卡。
2 Aviat微波板块
1) DAC GE Gigabit Switch
a) 3 个RJ-45 10/100/1000Base-T电口。
b) 1个多用途SFP口用于1000Base-LX光或者1000Base-T电。
c) 2个背板传输通道 (TC) 口。
d) 数据包板 (DPP) 和/或母板互联到RAC卡。
e) 可编程交换结构:透明, VLAN, 或混合模式。
2) DAC 4x PDH接口卡
a) 4x E1 支路。
b) 线路阻抗120 ohms平衡或者75 ohms非平衡。
c) HDR-50 接头带电缆, 电缆另一头可以是空的或者带BNC接头或者RJ-45 接头。
d) 为配置成STM1+1E1链路的边路提供接入。
e) DAC 16x V2 PDH接口卡。
f) 16x E1 支路连接。
g) 线路阻抗120 ohms平衡或者75 ohms非平衡。
h) HDR-50 接头带电缆, 电缆另一头可以是空的或者带BNC接头或者RJ-45 接头。
i) 1+1 支路保护使用在成对地使用DAC 16x V卡的时候。
j) 基于E1 支路的以太网。
k) 通过旧式E1 微波设备或者不成帧租用电路来传输以太网数据。
l) 以太网数据以2.048Mbit/s的数率映射到E1 支路, 卡的最大容量可以达到32 Mbit/s (32.768)
m) 1+1 可保护。
3) DAC 155o M STM1 Mux卡
a) 终端分复接: STM1 到63x E1。
b) 线路侧与SDH分复接器互通。
c) 支路侧可以选择一部或者透明虚拟支路 (TVT) 。
d) 时钟可以选择恢复时钟或者内部时钟。
e) Eclipse NMS可以映射到MSOH或者RSOH。
参考文献
浅析建筑节点渗漏及防治 篇9
关键词:建筑节点,渗漏,防治
1 散水坡渗水通病与防治
地下室一层外墙顶部向下洇湿渗水, 有的发黑发霉, 破坏了室内环境, 加大了室内湿度。
1.1 原因分析
1.1.1 散水坡与结构主体墙身未断开。
1.1.2 纵横向伸缩缝设置不合理, 不能适应升、降而产生裂缝。
1.1.3 散水坡宽度小于挑檐长度, 散水坡起不到接水作用。
1.1.4 散水坡低于房区路面标高, 雨水排不出去, 导致积水。
1.1.5 散水坡结构埋置深度未超过冻结层, 受冻后散水坡结构遭受破坏, 产生裂缝, 导致渗水。
1.2 预防措施
1.2.1 散水坡的基础的埋置深度应超过冻
结层, 基础应采用毛石、砂、炉渣等材料。垫层应用碎石混凝土, 结构应密实、牢固。
1.2.2 散水坡应从垫层到找平层和面层与墙身勒脚断开,
防止建筑物沉降时破坏散水结构的整体性。要按房屋建筑轴线设置温度缝, 防止因温度变化酿成散水坡伸缩而损坏散水坡。
1.2.3 屋面无组织排水房屋的散水坡宽度应宽于挑檐板150~200mm, 使雨水能落在散水坡上。
1.2.4 散水坡的坡向和坡度必须符合设计
要求, 表面抹水泥砂浆罩面, 必须抹压密实, 结合牢固。散水坡设置的纵向、横向伸缩缝均采用柔性沥青膏或沥青砂浆嵌填饱满密实。
1.2.5 散水坡的标高必须高于房区路面标高, 排水应通畅, 严防产生积水而浸泡基础。
散水坡面层要加强养护, 防止开裂。
1.3 治理方法
1.3.1 散水坡与主体结构之间出现缝隙产生渗漏的维修,
可采用无齿锯沿着裂缝锯成深20mm, 宽15mm的沟槽, 清扫干净, 内嵌填密封材料封堵严密。
1.3.2 散水坡标高低于房区路面标高的维修,
将原散水坡水坡表面凿毛, 用清水冲洗干净, 铺抹水泥砂浆 (或豆石混凝土) , 其高度一定要超过房区路面20mm以上。并留出温度缝和沉降缝, 按要求内嵌填密封材料, 封堵严密。
2 预埋件根部渗水现象与危害
预埋件根部外墙内侧出现洇湿渗水, 破坏了墙内的装饰层, 影响美观。
2.1 原因分析
预埋件安装不牢固松动, 或者外墙装饰后凿洞打孔安装预埋件, 或者受冲撞, 抹灰时新老砂浆结合不牢, 而酿成空鼓和裂缝。有的后安装预埋件不填洞, 导致渗水。
2.2 预防措施
2.2.1 预埋件 (如落水管卡具、空调托架等)
安装必须在墙面饰面之前。安装预埋件时要严格控制规格、数量、位置和标高、间距, 安装要牢固可靠, 不得有松动和位移等缺陷。对铁预埋件在安装前, 必须认真进行除锈和防腐处理, 使预埋件与饰面层结合牢固。
2.2.2 抹灰时, 对预埋件的根部必须精心操
作, 抹压密实。严禁急压成活后, 不得随意冲撞和振动, 防止因外力使预埋件松动, 与饰面抹灰层脱离产生裂缝。
2.3 治理方法
2.3.1 对预埋件松动或空洞没有填实或出现裂缝的维修,
应在预埋件周围凿出20mm×30mm的环沟, 用水冲洗干净, 拌制微膨胀水泥砂浆, 分层进行填充抹压密实, 外涂同墙体同色的防水胶两遍。
2.3.2 后安装空调而凿孔穿线, 洞孔没有填
塞时, 应清洗干净, 内填嵌密封材料, 外抹水泥砂浆覆盖层。
2.3.3 穿墙管道根部渗漏维修,
应用C20细石混凝土或1:2水泥砂浆固定穿墙管的位置, 穿墙管与外墙面交接处应留设20mm×20mm的凹槽, 内设置背衬材料, 分层嵌填密封材料。
3 窗台倒泛水向室内渗水的通病与防治
雨水沿窗台板向室内倒灌, 破坏了室内装饰, 影响室内美观。
3.1 原因分析
3.1.1 预制窗台板安装时凿裂墙体, 板下座浆松散,
使雨水顺墙流至框内缝及从窗台板渗入室内。窗下框与窗台板有缝隙, 水密性差。
3.1.2 窗楣、窗台没有做出滴水槽和流水坡度。室外窗台高于室内窗台板。
3.1.3 窗台板抹灰层不做顺水坡或者坡向朝里和窗台板开裂等缺陷而酿成渗漏水。
3.2 预防措施
3.2.1 室外窗台应低于室内窗台板20mm
为宜, 并设置顺水坡, 雨水排放畅通。外窗框的下框应设置止水板。铝合金和深色镀锌板推拉窗的下框的轨道应设置泄水孔, 使其轨道槽内降落的雨水及时排出。金属窗外框与室内外窗台板的间隙必须采用密封胶进行封闭, 确保水密性, 防止产生渗漏。
3.2.2 室外窗台应采用细石混凝土做垫层, 浇筑的混凝土必须铺压密实结合牢固,
并应加强养护防止产生收缩和塑性裂缝。
3.2.3 室外窗台饰面层应严格控制水泥砂浆 (
微膨胀砂浆) 的水灰比, 抹灰前要充分湿润基层, 并应涂刷素浆结合层, 薄厚应均匀一致, 抹灰应抹压密实结合牢固, 下框企口嵌灰必须饱满密实、压严。窗楣、窗台应做出足够的滴水槽和流水坡度。滴水槽的深度和宽度均不应小于10mm, 流水坡度为10%。有的外墙贴陶瓷锦砖、条形砖对水的集聚性很强, 有了滴水槽和流水坡度, 可以及时将雨水分散、引导掉。对装饰层应加强养护 (混凝土养生液养护) , 防止水泥砂浆脱水产生干缩裂缝。
3.2.4 室外窗台开裂,
雨水易从缝隙中渗透, 为了避免窗台出现裂缝, 除加强基础的刚性和各层增设圈梁之外, 还要尽量推迟窗台抹灰时间, 使结构沉降稳定后进行。窗台抹灰后应加强养护, 以防止砂浆的收缩而产生裂缝。
3.3 治理方法
3.3.1 对窗框下框与窗台板间有缝隙以及
墙体裂缝处的处理方法:可将缝隙清扫干净, 涂刷防水胶嵌填密封材料。其颜色应与原色相同。
3.3.2 窗楣、窗台没有滴水应凿毛补做, 窗台没有流水坡也应凿出坡度,
抹上聚合物水泥砂浆, 抹平压实压光, 做好养护。
4 变形缝部位渗水质量通病与防治
变形缝两侧墙面洇湿、渗水, 造成墙体污染发黑发霉, 影响美观。
4.1 原因分析
4.1.1 变形缝结构不符合规范要求, 缝内有
夹杂物不贯通, 酿成刚性结构, 改变了变形缝的性能, 使建筑物沉降不均匀, 部分墙体被拉裂。
4.1.2 变形缝内嵌填的密封材料水密性差,
盖板构造错误, 不能满足变形缝正常工作, 导致盖板拉开, 产生渗漏。
4.2 预防措施
4.2.1 沉降缝基础、圈梁混凝土的变形缝必须断开, 施工时应采用木板隔开处理。
4.2.2 变形缝内严禁掉入砌筑砂浆和其他
杂物, 缝内应保持洁净、贯通, 按规范要求填油麻丝外加盖镀锌铁板。密闭镀铁盖板的制作应符合变形缝工作应符合变形缝工作构造要求, 确保沉降、伸缩的正常性。安装盖板必须整齐、平整、牢固, 接头处必须是顺水方向压接严密。
4.2.3 在外墙变形缝中应设置止水层, 保证
变形缝的水密性。 (1) 安装金属或合成橡胶、合成树脂等制成的止水带; (2) 用可变形的金属板作止水层; (3) 填充弹性密封材料作止水层。
4.3 治理方法
4.3.1 原采用弹性材料嵌缝的变形缝, 应清
除缝内已失效的嵌缝材料及浮灰、杂物, 缝壁干燥后设置背衬材料, 分层嵌填密封材料。密封材料与缝壁应粘牢封严。
4.3.2 原采用金属折板盖缝的变形缝, 应更换已锈蚀损坏的金属折板,
高铁时代的济南节点 篇10
只不过,京沪高铁把这个惊喜带给了济南。6月20日,饱赚中国乃至世界眼球的京沪高铁将正式开通。这条高铁将在济南穿城而过。
对于整个国家来说,这条高铁意义非凡。这是世界上一次建成线路里程最长,运营时速最快,标准最高的高速铁路之一。它连接中国环渤海和长江三角洲两大经济区,全长11318公里,设计年输送旅客1.6亿人,开通后京沪间可实现4小时到达。
显然,这条连通东部经济活跃区域的大动脉,将给沿途注入一针“兴奋剂”,对济南尤其如此。
已经有过这样的先例。此前开通的武广高铁,给人们带来惊喜的情绪。武广高铁开通以后,仅仅半年就给湖南带来了珠三角产业转移项目1600多个,超过1000万美元的投资项目高达138个。湖南郴州借助高铁优势,已成引进外资的重镇。
时间倏然而过,而变化却如此之大。21年前,京沪高铁启动可行性研究。那时,很难想象时速380公里的火车会是怎样的。当年,京沪高铁设计时速是300公里。这是一个非常大胆、超前的设计。因为当时中国铁路的最高运行时速是1 20公里。
当然,时速并非越高越好,中国经历了对“时速”由”狂热”到”冷静”的降温。从最初的时速300公里,到时速350公里,直至时速380公里。今年4月,新任铁道部部长盛光祖宣布:京沪高铁将采用时速300公里和250公里的动车混合运行的方式。
但是不管如何,从京津城际铁路到京沪高铁即将开通,从国内运营到出口国外,中国已经掌握了世界最前沿的高铁技术,迅疾跨入引领世界的”高铁时代”!
当然,对于本刊,更关心的是京沪高铁给济南带来的变化。这个变化显然是异常巨大的。作为沿线五大始发站之一,这座悠悠古城即将搭乘疾驰的现代列车,进入个崭新的高铁时代。
生产要素向交通节点城市集聚,是区域经济发展的普遍规律。山东社会科学院经济研究所副所长李广杰说,京沪高铁本身具备速度快,运量大的优势,同时连接了环渤海、长三角两大经济区,势必带动沿线区域生产要素的大规模流动,产生强大的集聚效应。
而京沪高铁把济南纳入了北京和上海的3小时经济圈影响范围之内,济南刚好处于环渤海和长三角两大经济圈黄金分割点上。因此从改变时空距离上来说,济南无疑是最大的受益者。
济南市发改委副主任尹清忠坚定地认为,济南与京沪时空距离的改变,加强了济南与沿线城市特别是与两大经济中心城市之间的联系,为济南产业结构升级带来新的机遇。
有研究进一步分析,京沪高铁两端是经济实力强大的北京、上海,中部沿海城市经济发展相对低,沿线经济呈现出”哑铃式”经济格局。这种“哑铃式”格局,由于中间存在断层,不利于南北经济往来与南北两大经济圈人才,资金、技术等要素的流动。这在客观上要求,必须尽快填补中间经济凹地。而在京沪高铁的中间地段,济南当仁不让地成为京沪高铁经济带中部的支撑点。
根据沿线车站的布点规划,在济南都市圈区域内,设有德州东,济南西、泰山西三个车站,这无疑加强了济南都市圈与京津冀城市群和长三角城市群之间各种经济要素的互动与相关产业的协同发展的条件。而有利的地理位置使济南既可以接受京沪经济圈的辐射,又能避免过于临近京沪而降低自身的影响力。
此外,“济南作为京沪高铁沿线的重要枢纽,伴随总部经济和各种高端服务功能要素的集聚,在济南都市圈中心城市的辐射拉动作用将大幅度提升,区域中心城市的地位进一步巩固,甚至会一定程度地影响到济南在山东半岛城市群中的地位。”尹清忠这样认为。
再者,“济南城市发展区域差异大,呈东重西轻、单翼发展的特点。”济南市规划局局长王新文介绍说,如今经十路贯通济南东西,沿线布置了城市主要的经济组团,“济南西客站片区的大规模开发,将会带来大量的人流,信息流等,增大西部的发展吸引力,必将重新打造城市空间结构,平衡东西发展失衡的局面。”
目前,一座“高铁新城”正在济南崛起。按照规划,作为带动济南西部发展的关键工程,旨在打造”齐鲁新门户,泉城新商埠,城市新中心”的西客站片区,将重点加快6平方公里核心区,26平方公里中心区的建设,以带动周边12。平方公里的西部城区的发展。
但是,高铁作用又是“中性”的。高铁的速度太快,既能带来产业转移,让资源涌进沿线某地,也能把该地资源“吸走”。
专家分析,单就一个地方看,如果吸引力足够大,能把别处的资源“吃进来”:否则,连自己也可能“被吃掉”。京沪高铁每小时三四百公里的速度,对沿线区域都很“公平”,在高铁沿线,生产要素可以选择山东枣庄,也可以选择天津的滨海新区。如果滨海新区的政策大幅优于山东,济南的百年老字号“宏济堂”,未必不会远走天津。
当然,除了集聚效应,京沪高铁还将带来生产力的均衡布局,即发达地区的产业,会沿着铁路向其他地区转移,形成总体的联动发展。
借助高铁优势,承接产业转移,是山东的重大机遇,显然也是济南的重大机遇。“江浙一带发展得那么好,主要就是因为承接了上海的制造业。”李广杰说,根据他的调研,许多高端制造业的企业总部、研发中心还在上海,但是车间,工厂已经放到江苏。高铁开通之后,山东也能成为“京沪大车间”。
问题的关键,是号准发达地区的“脉搏,摸清其客观需求,做好主动承接。北京、上海自身有提升结构转移产业,减轻压力的发展需求。人口分布过度集中,水电资源越发紧张,环境压力日趋增大,经常堵车降低城市效率——解决这些“城市病”,离不开工厂搬迁,人员转移。
钢节点的抗震设计研究 篇11
在土木工程结构建筑施工中, 建筑材料种类甚多。与其他建筑材料相比, 钢结构具有许多不同之处: (1) 钢结构材料强度高, 结构重量轻; (2) 钢结构材质较均匀, 并且塑性韧性较好; (3) 钢结构具有良好的加工性能和焊接性能; (4) 钢材可以重复性使用; (5) 钢材的耐腐蚀性差; (6) 钢结构具有低温冷脆倾向。随着我国国民经济的快速发展和科学技术的不断进步, 钢结构在我国的应用范围也不断在扩大。目前钢结构的主要应用范围有:大跨结构, 工业厂房, 受动力荷载影响的结构, 多层和高层建筑, 高耸结构, 可拆卸的结构, 容器和其他构筑物, 轻型钢结构, 钢和混凝土的组合结构。
2 钢结构的抗震概念设计内容
地震是一种随机的振动, 有难于把握的复杂性和不确定性, 要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数, 目前尚难做到。在结构分析方面, 由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素, 同时也存在着不确定性。所以, 工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”来解决。因此在建筑结构抗震设计中, 要考虑结构的抗震概念设计。在抗震概念设计中, 我们要遵循“大震不倒, 中震可修, 小震不坏”的原则。其主要内容包括:进行工程结构场地的选择, 既要避开抗震危险地段又要考虑选择有利于抗震的地形;建筑结构的平立面布置;结构的选型与结构的布置;设置多道抗震防线和确保结构的整体性等。
3 钢结构中钢节点的抗震设计
随着我国经济和科技的快速发展, 高层和超高层中钢结构建筑的设计和应用越来越多, 最近几年由于自然灾害 (如地震等) 的频繁发生, 钢结构的抗震设计问题日显严重, 在钢结构中, 钢节点的设计又是其重要环节。
3.1 钢节点的破坏机理
在钢结构中, 由于钢节点处的受力比较集中, 结构构造比较复杂, 其施工难度相对较大, 容易造成钢节点处形成应力集中和强度不均匀的现象。另外, 由于可能存在一定的构造缺陷和施工过程中存在的一些问题 (如焊缝施工缺陷:焊缝中存在气孔、夹渣、咬边或者焊缝烧穿、弧坑、未满焊和构造缺陷等) 都将引起钢节点处的连接破坏, 最终影响钢结构的承载能力。经过大量的实验和研究表明, 钢结构中节点的破坏主要是脆性破坏, 其脆性破坏的裂缝从梁下翼缘与柱翼缘相交焊缝处, 通过不同的扩展途径, 形成了多种多样的断裂破坏形式。其主要的破坏形式有:加劲板的屈曲和开裂、加劲板焊缝中出现一定的裂缝、腹板的屈曲和裂缝、焊接部位拉脱、铆接断裂、螺栓连接的破坏等。
3.2 钢节点的设计原则
钢结构中的节点连接对结构受力有着重要影响。钢节点的基本设计原则是节点应该能够完全传递被连接板件的弯矩和剪力, 并且能够充分的发挥钢材的塑性性能, 以保证钢结构节点在地震作用下少发生甚至不发生脆性破坏并且要保证结构在梁内而不是在柱内产生一定的塑性铰, 来消耗地震时所输入的能量。在抗震设计中, 根据结构的抗震需求, 为了保证结构具有一定的安全性和遵循“强节点、弱构件”的设计理念, 钢节点的承载能力应大于结构构件的承载能力。
抗震设防的高层建筑钢结构框架, 从梁端或柱端算起的1/10跨长或2倍截面高度范围内, 节点设计应验算下列内容: (1) 节点连接的最大承载力; (2) 构件塑性区的板件宽厚比; (3) 受弯构件塑性区侧向支撑点间的距离。
高层钢结构的节点连接, 根据具体情况可采用焊接、高强螺栓连接或栓焊混合连接。根据受力情况节点的焊接连接可采用全熔透或部分熔透焊缝, 遇下列情况中的一种时应采用全熔透焊缝: (1) 要求与母材等强的焊接连接; (2) 框架节点塑性区段的焊接连接。
高层钢结构承重构件的螺栓连接, 应采用摩擦型高强度螺栓, 以避免在使用荷载下发生滑移, 增大节点的变形。
3.3 防止钢节点脆性破坏的措施
1) 从选材方面, 应注重选择屈强比较低的材料, 因为这样的材料应力-应变曲线下的面积比较大, 说明其具有较大的消耗地震能量的能力。材料的选取不仅要满足强度的要求还要满足其韧性要求。
2) 从设计方面讲, 从强度角度进行设计, 使节点的强度比杆件的强度高, 在避免增加结构刚度和接头部位应力集中情况的前提下, 适当对节点进行一定的加强, 以满足“强节点弱构件”的原则, 避免塑性铰出现在柱中。避免发生失稳破坏, 减少结构和焊接接头处的应力集中, 在设计腹板上的工艺孔时应尽量的圆滑。
3) 从施工和检验的过程中, 要严格按照相关规定。例如:焊接前要将焊条按照相关规定进行烘干, 焊接部位的母材应按要求的温度在一定范围进行预热。引弧板和垫板应该按照规定的规格进行加工制造, 坡口尺寸要符合有关规定。尽量减少焊接过程中的缺陷, 要对所有焊缝进行检查, 凡不合格的焊缝, 都要按相关要求进行修补。
4) 从钢结构预制构件的拼接方面, 在钢结构预制构件的拼接过程中, 预制钢构件的连接增加了结构整体的超静定次数, 从而增加了形成塑性铰的数量, 构成多道抗震防线, 不仅能够提高结构的抗震可靠度, 更延长了结构进入倒塌的过程。即使是纯框架结构之类的楼房, 也能大大提高其抗震能力。并且这种结构也具有施工方便、工期短、质量轻、结构面积小、节能环保、方便维修等优点。
5) 降低节点的缺陷敏感程度, 强度和延性是结构抗震设计中的两个最重要的指标。从梁柱连接方面来说, 现行的抗震设计规范基本上能有效的实现“强柱弱梁、强节点弱构件”的设计概念。但是, 结构链接的塑性变形能力还不是很可靠, 不管是全焊式连接还是栓焊混合连接, 其延性都不能很好的达到理想要求。为了能从根本上解决脆性破坏的问题, 对延性的抗震设计概念, 不仅要求抗弯钢框架的设计应能保证塑性铰在且仅在梁上出现, 而且还要求延性的可靠性, 也就是要求采取有效的措施来降低节点的缺陷敏感程度。例如:将梁柱连接在构造上使塑性铰外移, 可以通过局部加强节点部位和在离开柱面一定距离处将梁截面局部消弱。在钢梁结构中, 塑性铰长度约为梁高的一半, 当对节点进行局部加强时, 可使塑性铰位置距加强部分边缘处梁高的1/3。同时, 节点的局部加强也可以将塑性铰外移, 但应该注意的是不要出现弱柱, 否则就违反了“强柱弱梁”的原则。
4 结语
随着我国经济的快速发展, 钢结构在我国现代化建设中的地位日益突出, 在国民经济建设的各个领域中都得到了广泛应用。同时, 由于钢结构是一种抗震性能良好的结构形式, 在我国的抗震建筑设计中表现出极其重要的作用。在钢结构的抗震设计中, 钢节点的抗震设计是一个重要环节。本文基于钢节点的破坏机理, 分析了钢节点的设计原则, 提出几种防止钢节点脆性破坏的措施, 对于高层建筑中抗震设计具有重要的意义。
参考文献
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