快速设计

快速设计（精选12篇）

快速设计 篇1

干线公路是区域交通的主动脉。从行政等级分, 由国道和省道组成。从技术等级看, 有高速公路国省道和普通干线的国省道。高速公路在路网中运行速度、服务水平最高, 快速干线公路的研究主要针对普通干线的国省道网。

1 快速干线公路研究必要性

(1) 适应城市快速发展需求

近年我国经济发展迅速, 城市化进程加快。以江苏省为例, 城市化率已经达到60%。城市化进程加快, 需要释放更多的城市发展空间。这就需要对环城公路、干线公路进城段相应进行城市化改造, 一方面保证交通的快速性, 另一方面要保证交通的便捷性, 方便沿线居民的使用。

(2) 走交通集约发展道路

我国的城市发展模式, 一直以来是“依路发展”。江苏省在普通国、省道干线公路二级公路改一级公路过程中, 结合城市发展规划, 通常采用将城镇段的国省道公路交由地方管养, 转变为城市道路, 在城镇外围另辟新线, 也即是常说的“城镇改线段”。

经济的快速发展, 使城市的发展又越过刚刚改线的干线公路, 向外扩张。同时, 人均出行次数、货物周转量、汽车保有量等交通需求不断增加, 这就必然要求占用更多的土地资源, 建设更多的道路。但是, 土地资源是有限的, 不可能无限量提供。这迫使交通必须走集约化发展道路, 进行快速干线公路建设, 在既有交通廊道空间上寻求发展, 提供更多的交通资源。

(3) 提供交通服务的普遍性

原有干线公路从交通出行来看, 主要承担中、长距离的交通出行。根据近期OD调查的相关资料, 现有的干线公路也承担了相当数量的短距离出行。从《国家公路网规划》 (征求意见稿) 中, 也要求“新的普通国道在路网中发挥干线功能, 在承担中长距离客货运输的同时还承担沿线对出入便捷性要求较高的短途运输, 提供速度较快、可选择和应急替代等运输服务, 侧重体现国家公路服务的普遍性”。这就有必要进行快速干线公路建设, 尽可能给更多的道路使用者提供服务。

(4) 提高路网整体运营效率

根据交通量观测点每年对车辆运行速度的监测, 高速公路运行速度为120km/h, 普通干线公路运行速度仅有60km/h。高速公路网与普通干线公路网运行速度差偏大, 需要建立快速干线公路网, 作为高速公路的补充, 提高路网整体运营效率。

2 快速干线公路特点分析

2.1 快速干线公路的内涵

快速干线公路是经济发展、城市化进程加快催生的新产物。就其内涵而言就是主副城、城市组团相互联系的城市快速路。

2.2 快速干线公路与城市快速路差异分析

(1) 交通特征分析

城市快速路交通出行以短途交通为主, 中、长距离为辅。在车型组成上, 以小客车为主。快速干线公路的交通出行, 在原公路特点的基础上, 呈现出城市交通特征。交通出行以中、长距离为主, 短途交通为辅。在车型组成上, 小客车比例相对城市快速路要少些, 货车、大客的数量要高些。

(2) 路基标准横断面的选择

城市快速路以小客车为主要服务对象。小客车车辆性能稳定, 城市快速路要求在单向2车道的高架快速路上, 应设2.5m宽连续或不连续停车带;不连续停车带应每500m左右设一处。以保证路段突然出现交通事故能保通, 避免全线交通瘫痪。对于六车道和八车道的城市快速路未作具体规定。

快速干线公路有相当数量的货车和大客, 这类车辆容易抛锚, 爬坡性能、制动性能较差。因此, 对于路基标准横断面应考虑更多的容错功能。对于双向四车道断面, 在有条件的情况下, 尽量设置连续的紧急停靠带。对于六车道和八车道的断面, 建议结合高速公路标准, 每1km设置一对港湾式停靠带。这样, 更能体现交通的保障性。

(3) 互通设置

互通设置与交通出行习惯密切相关。城市快速路以3～5km以下的短途交通出行为主, 城市快速路的互通设置与交通出行是相适应的, 通常, 每1～2km设置互通式立交一处。

快速干线公路服务于主副城、城市组团出行。即是在未实现城乡一体化前, 市-市、市-县、县-县的交通出行。这种出行距离较大, 以中、长距离为主。因此, 互通间距可以加大, 以3～5km适宜。

3 快速干线公路设计研究

快速干线公路的设计包括以下五个方面:主路系统、辅路系统、衔接系统、穿越系统和指引系统。

主路系统服务于中、长距离出行, 保证交通的快速性。辅路系统服务于短途交通, 保证交通的便捷性。两者实现了干线公路服务的普遍性。两个系统位于同一廊道中, 提供了速度较快、可选择和可应急替代的运输服务。

衔接系统指互通式立交设置, 穿越系统指分离式立交设置, 指示系统主要是交通安全设施标志、标线等的设置。

3.1 设计速度

快速干线公路是运输的骨架, 是国省道的组成部分。主路系统的设计速度在有条件的情况下, 应该采用较高的速度, 优先选用100km/h和80km/h。辅路设计速度可用主线50%值, 采用40km/h和60km/h。

3.2 主路系统

主路系统的快速化可分为以下四种:一是平面快速化, 如深圳的深南大道;二是高架式, 如南京的纬七路高架;三是隧道式, 如南京的城东干道;四是路堑式, 如北京四环的部分路段。

平面快速化能保证良好的视觉效果和开敞的景观效果, 工程费用和养护成本都较低。但是, 对沿线地块造成了切割, 对土地开发不利, 噪音较大。见图1。

路堑式与平面式相似, 主路部分下沉, 沿线的噪音较小。对沿线土地的切割影响也是存在的。见图2。

高架式和隧道式类似, 两者利用道路空间资源, 主路采用桥梁或隧道方式, 将地面道路留给辅路系统, 对沿线土地开发最为有利。见图3。

隧道式沿线噪音小, 景观效果好, 但是建设成本高。投入使用后, 夜间需要中断交通进行维护, 不但养护成本高, 而且无法保证干线公路服务的全天候性。见图4。

高架式建设费用、养护成本相对隧道式要低点, 但是比平面式、路堑式高。景观效果和噪音影响相对隧道式稍差些。

快速干线所经地区, 城市化水平相对主城区要低些, 对土地开发、环境景观、噪音影响的要求要低些, 更多的考虑建设费用和养护成本。隧道式建设和养护费用高, 养护常常需要封闭交通。路堑式相对平面式建设费用、养护成本高, 在效益费用比上不具备优势。因此, 对于快速干线公路的主路系统, 对于沿线交叉口较多的路段, 可采用高架式。城市化水平较低, 两侧沟通需求少的路段, 可采用平面式。

3.3 辅路系统

辅路系统的设置, 一方面服务于短距离出行, 方便沿线居民的使用, 另一方面, 服务于公交车、出租车等车辆的停靠、运行。整体上, 起到积聚和疏散功能。根据城市快速路的模式, 结合公路特点, 快速干线公路的辅道设置可以灵活运用以下三种方案。

一般情况下, 辅道设置在主线的两侧, 与常规的交通出行习惯相同。

第二种方案是辅道单侧设置, 适用于铁路、山体、河道等大桥、长隧道工点。这样, 可以少建一处构造物, 有效地降低工程造价。

第三种方案是辅道利用区域路网, 与主线系统形成互为支撑、互为补充的路网格局。

3.4 衔接系统和穿越系统

衔接系统和穿越系统也即是路线交叉, 衔接系统指互通式立交, 穿越系统指分离式立交。快速干线公路与高速公路、一级公路、二级公路或城市快速路、主干道相交时, 设置互通式立交。与三、四级公路或城市次干道、支路相交时, 设置分离式立交。

公路立交的选型, 主要由转向交通量决定。快速干线公路在交通组成上, 呈现城市交通特点, 高峰时间转向交通量大。按照公路标准来看, 都需要采用枢纽型互通。这样, 将造成互通规模偏大, 用地增加。

对于快速干线公路互通选型, 主要考虑被交道类型。即被交道为高速公路或城市快速路, 互通形式采用枢纽互通。被交道为一级公路, 需要进行枢纽互通和一般互通的比选, 在有条件的情况下, 如用地不受限、互通间距较大等情况下, 可以采用枢纽互通。被交道为二级公路或是城市主干道, 采用简易互通。

3.5 指引系统

快速干线公路连接起更多的城市道路, 需要增加指路信息量, 需要做好公路与城市路网道路指路信息的衔接。

快速干线公路的指引系统还要加强智能信息系统的建设。在建设过程中做好设施配套、管线预留预埋。在管理中, 做好数据收集, 适时发布交通信息, 更好地服务于道路使用者。

4 实例分析

4.1 项目概况

南京禄口机场西通道是126省道, 也是继机场高速之后, 南京主城与禄口机场联系的又一条快速通道。同时, 也是南京宁高城镇轴的发展轴。因此, 本项目既要保证交通的快速性, 又要方便沿线开发区的出行。

该项目起于绕城公路, 接主城快速路网, 向南延伸, 跨秦淮河, 穿牛首山后, 接宁丹公路, 利用其向南至银杏湖大道, 然后沿禄口新城西侧, 另辟新线, 至机场西出口。路线全长32.9km, 主线设计速度100km/h, 辅道设计速度40km/h。

4.2 总体设计

(1) 主路系统

主线服务于快速交通。起点～牛首山段, 快速路采用桥梁;穿牛首山段采用隧道;隧道至终点段, 采用“平面快速化+高架”方案。

(2) 辅道系统

辅道设置以银杏湖大道为界, 根据城市发展特点分别进行研究。银杏湖大道以北, 是初具规模的江宁开发区。银杏湖大道以南, 是正在规划中的禄口新城。

①银杏湖大道以北段

银杏湖大道以北, 是城市建成区, 辅道原则上应贯通。

起点～隧道段, 以秦淮新河为界, 辅道两侧设置。秦淮新河为四级航道, 桥梁规模大, 为控制工程造价, 辅道单侧设置。

牛首山隧道段, 短途出行较少, 主要解决主线快速通行问题, 因此, 这一段不设辅路。

隧道～银杏湖大道段, 位于江宁开发区范围, 辅道两侧设置。

②银杏湖大道以南段

银杏湖大道以南段, 位于规划禄口新城西侧, 横穿项目路, 两侧沟通需求小。辅道利用与项目路平行的将军大道。

(3) 互通设置

项目路如前3.4所述, 在高速公路或城市快速路设置了枢纽互通, 如绕城公路、宏运大道、绕越高速等。在S337位置设置了一般互通, 其余的互通均采用简易互通。

5 结语

快速干线公路建设, 是东部发达地区在新一轮公路建设遇到的新问题。在设计中需要拓宽思路, 开拓创新, 着重处理和主路系统、辅路系统以及互通的设置, 实现交通服务的普遍性和便利性。

摘要：综合比较了快速干线公路与城市快速路的功能差别, 对快速干线公路的功能进行了重新定位, 并探讨了快速干线公路设计要点, 最后以南京禄口机场西通道为工程实例, 对快速干线公路的设计进行了详细分析。

关键词：交通量,快速干线公路,主路系统,辅路系统

参考文献

[1]北京市市政工程设计研究总院.CJJ129-2009, 城市快速路设计规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[2]交通部公路司, 中国工程建设标准化协会公路工程委员会.JTGB01—2006, 公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社, 2004.

[3]中交第一公路勘察设计研究院.JTG D20—2006, 公路路线设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2006.

[4]华中科技大学.CJJ152-2010, 城市道路交叉口设计规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[5]北京市市政设计研究院.CJJ37-90, 城市道路设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 1991.

快速设计 篇2

一、指导思想：

体育课程标准强调和突出了“健康第一”的指导思想，并将这一思想贯穿整个教育教学之中。对于义务教育阶段来说，它更好加关注学生的发展和学生运动的愉快感。从而养成良好的体育锻炼的习惯。为形成终身体育锻炼的意识，打下坚实的基础。它强调学生的运动体验、强调学生的自主、合作，探究学习方式的形成，具有较强的实践性。它将学生的身体健康、心理健康和社会适应能力提高到一个新的角度，重视学生健康三维观的培养，增加学生的社会责任感。本课力求靠近这些新的教学理念，所以大胆设计以多种游戏贯穿于教学中。

二、教学内容：快速跑

三、教材分析：

快速跑是初中年级田径教学的主要教材，是以最快的速度跑完规定的距离，发展速度素质的教学内容。学习快速跑重点是发展学生的运动速度和位移速度。通过快速跑练习不仅可以提高学生的机体无氧代谢能力，而且可以培养青少年勇往直前、奋发向上的精神，教材对于促进学生生理、心理健康起着积极作用。快速跑在许多体育运动项目中都会被广泛的运用。因此，初中学生学习快速跑具有重要而深远的意义。快速跑学习一般比较简单，学生不是太喜欢，因此本课中如何调动和维持学生的学习动机和热情是我要解决的重点之一。

四、学情分析：

初中生各器官系统发育还不完善，不宜做大负荷的运动和静力性运动。快速跑的间隙练习有助于发展学生的肌肉力量和快肌纤维的数量及骨骼的强度。现在的学生独生子女较多，他们活泼好动，注意力易分散，兴趣广泛，社会交往少，人际关系淡薄。所有在课堂上宜培养学生大胆交往、健康交往的能力。

五、教学目标：

1、认知目标：学生知道快速跑的基本动作要领，并能以之来纠正自己的动作。

2、技能目标：能较好的完成快速跑的动作，做到上体略前倾，上下肢配合协调，摆臂正确,后蹬有力。

3、情感目标：通过本次课的体育活动使学生能够乐于参与体育活动，树立自尊自信。

六、本课的重难点确立：

重点：上体姿势、上下肢协调。

难点：蹬地有力、正确摆臂。

七、教学策略：

本课的教学指导思想主要采用教师启发指导，发展学生的个性，充分发挥学生的主体作用，运用灵活多变手段，做到身心结合，努力达到教学目标。

浅谈城市快速路绿化设计 篇3

关键词：城市快速路；清远城西大道；绿化设计

中图分类号：TU986

文献标识码：A

文章编号：1671-2641（2012）06-0000-00

关键词：城市快速路 清远城西大道 绿化设计

引言

随着城市的发展、经济的繁荣，为了满足市内和市际交通的交通要求，城市修建了越来越多的城市快速路，从郊外道路交通开始，延伸进入城市中心地带，快速道路成为城市道路网的主要组成部分。城市快速路发挥重要交通作用的同时也给影响了城市绿化体系带来新的局面的格局与形式。合理良好的城市快速路绿化设计，不仅满足了城市快速路绿化对人类市民对绿化环境的需求，而且也是实现促进城市可持续发展的重要内容[1]。

1. 快速路绿化原则与重要性

1.1 快速路绿化原则

因地制宜，因路制宜，因段制宜。选择的植物品种不但应适应当地气候、土壤条件，还应具有耐寒、耐旱、耐高温、耐瘠薄、抗污染、病虫害少、管理粗放等特点[2]。

乔、灌、花、草多层次合理搭配，尽力做到三季有花，四季常绿。

注重色彩变化，达到特色鲜明、步移景异的景观效果。使绿化与美化相结合，绿化与行车安全相结合，防护与观赏相结合。绿化效果要应体现具有见效快，生命周期长，造价低等特点。

1.2 快速路绿化重要性

城市快速路绿化作为城市设计中的重要组成部分，不仅关系到影响了城市的形象，也通过带状或者块状的“线”性绿带组合，使城市绿地连为一个整体，成为建筑景观、自然景观以及与各种人工景观之间的“软”连接。而且城市快速路绿化还可以调节城市小气候，净化空气，减弱噪声，改善市容景观，形成绿色保护屏障，因此城市快速路绿化越来越受到重视。

2 清远城西大道快速路绿化案例分析

2.1 工程概况

清远城西大道二期绿化景观工程，为清远市连接广清高速公路，而规划为的城市快速路，本次施工图设计主要为绿化设计，全长9.66 Kmkm，总绿化面积约247 800平方米。本次设计含清远大桥立交桥区互通绿化设计及与广清高速连接处的交通岛的绿化设计（图1）。

2.2 设计范围

本次设计范围为侧绿化带（主辅路分车带）、路边绿化带、高架桥下绿地等，根据城市快速路绿化设计要求，对本路段相关区域进行绿化设计。道路红线宽度70 m，包括中央绿化带，侧绿化带，人行道绿化，外侧绿化带等。相关区域的绿化设计以规整式和自然式相结合进行搭配种植，形成具有鲜明个性特征的现代快速路绿化景观（图2）。

2.3 绿化分析

2.3.1 中央绿化带

中央绿化带的植物设计：中央绿化带宽达7～7.5 米m宽，地形作了微地形处理（龟背型），以常绿乔木和观花观叶灌木组合形成自然式绿化景观，主要的品种有：蒲葵Livistona chinensis、银海枣phoenix sylvestris、美丽异木棉Ceiba insignis、大叶棕竹Rhapis excelsa、细叶紫薇Lagerstroemia indica、等，还种植色彩丰富的地被，如：花叶良姜Alpinia sanderae Hort、金露花Duranta erecta、银边草Arrhenatherum elatius等等。

考虑到司机驾驶安全，中央绿化带的乔、灌木集中在中间搭配种植，两边根据透视效果露出适当面积的地被，这样既可以提高行车安全性，同时也给使中央绿化带景观带来产生强烈整体性的视觉效果（图3、4）。

2.3.2 侧绿化带

侧绿化带的主要作用是分隔车行道和辅助车道，使车辆按照规定方式行驶，减少交通事故的发生。在宽7 米的侧绿化带和中央绿化带上种植的种植方法一致，以常绿乔木和观花观叶灌木形成自然式整体设计，主要的品种有：秋枫Bischofia javanica BL、银海枣、盆架子Alstonia scholaris、四季桂花Osmanthus fragrans、红花继木等，还种植色彩丰富的地被，如：美蕊花 Calliandra haematocephala、金露花、银边草、红花继木等等。

2.3.3 人行道绿化

人行道绿化是街道绿化不可缺少的组成部分。它对美化市容，丰富城市街景和改善街道生态环境具有着重要的作用。因此，将市政原设计的3.5 米m宽的人行道后调整为1.5 米宽的人行道，余下2 米作为人行道绿化种植带。人行道绿化主要以规则式种植为主，以高大的香樟作为行道树，每间隔8 米一株，树下种植不同品种的开花灌木和地被，每50 米交替互换，达到适合的绿化要求和遮萌效果。

2.3.4 外侧绿化带

外侧绿化带是在除道路用地范围外的边缘绿化种植带。在树木光影不影响行车安全的情况前提下，可采用乔灌结合，形成垂直方向上郁闭度较高的植物景观，这样配植不仅增大可以提高种植带的绿化覆盖率，同时可使周边空间环境获得更良好的生态效果。城西大道宽3.25 米m的外侧绿化带，与绿道相结合，形成城市生态廊道。较高层中每间隔20 米m配植置一株细叶榕，中层配植置大量常绿、开花乔灌木，如：红花紫荆Bauhinia variegate、大叶紫薇queen's crape myrtle、黄槐Cassia surattensis Burm. f.、白兰michelia alba、尖叶杜英、四季桂花、灰莉fagraea ceilanica、红花继木等。使植物色彩更丰富多姿。

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3 快速路绿化设计要点与方法探究

3.1 快速路绿化设计要点

3.1.1兼并功能与美观

城市快速路绿化设计的前提是保证行车交通安全，本着“以人为本”的理念，在满足道路各种使用要求的同时更多注重设计美学特征的嵌入感，通过改变不同元素特征，如尺度，色彩，质感，纹理等，丰富空间的美学效果，形成多彩多姿富有美感的道路景观环境。

3.1.2统一中整合变化

城市快速路是不同运行行驶速度的交通工具的共存空间，应打造整体绿化是统一的整体线性绿化景观，要注意过多的绿化细部与枝节容易分散驾驶员的注意力，但过度单一的绿化景观又容易使驾驶员、乘客和周边行人产生视线视觉疲劳感。因此，在统一的前提下，每段路要有各自的主题特色，增添涵蕴各具风味，塑造一个富有韵律感与节奏感的视觉动感绿化环境，给道路使用者和观赏者以优美、舒适、多姿的感觉。

3.1.3协调视觉比例

由于城市快速路具有的动态性，道路使用者在道路上以一定的速度行驶时，他们的视点会比人正常站立时的视点高一些或者低一些，所以，他们所看到绿化景观是不断变换和的，跟一般静止常态状态时所看到的景观有所差别不同，当中，道路使用者很容易产生视觉感知模糊的心理效应，同时图像也可能会产生因图像高速变化而产生变形扭曲的视觉效果。因此，注意配置植物的比例尺度，以一个“大尺度，大整体”的概念总控全局是十分必要的。且尽量能够明确和加强路线的视觉逻辑性，避免减少给道路使用者带来的困扰。

3.2 快速路绿化设计方法探究

在总体规划中，必须对所在区域、城市、道路进行整体全盘的了解分析，通过收集不同的背景资料，综合分析城市快速路在整个城市中所处的地理位置、道路两侧用地性质、功能需求、实际用地情况、存在问题等，确定整条快速路的绿化风景特征景观风格，推断分析不同路段的主要使用人群，根据不同的使用人群来并确定绿化景观的设计主题，在遵循大原则的前提下创造出丰富多样的绿化景观。

设计符合不同视觉速度观赏性质的多样化绿化景观，快速路是汽车、自行车和步行者等各种运行速度的共存空间，机动车车速达到6 0 k m/h以上，自行车的平均速度为 l O k m/h～155 k m/h ，而人的步行平均速度为5 k m/h～7 k m/h [3]。不同的交通方式会产生不同的视觉感受，坐在对于高速行驶车中的观察者人们他们只能留意看到大尺寸的景物要素，例如地形、大片的植被与道路本身；而以人的步行或骑自行车的速度来观察观赏景物时，人们可以看到精致的路面纹理。彩缤纷的花灌木，甚至参与到街头小游园的活动中。因此不同的分隔绿带需根据不同道路使用者的视觉特性来设计。

3.2.1中央分车绿带设计———“有线，存点，共面”的有机结合

中央分车绿带设计中，绿带处于两条快速车道中间，车速达到6 0 k m/h以上，一秒钟的时间将即行驶速度在1 7 m/s以上，人类大约每隔3～5 秒钟s眨一次眼，如果需要要在人一次眨眼的过程能过中看清一个段距离内的内容，至少需要5 0 m[4] 。因此，设计中央分车绿带变化尺度至少需5 0 m以上，而且不应设计过于复杂多变的图案，以免扰乱驾驶者视线。此外，中央分车绿带若种植枝浓叶密的乔木和高大灌木，便会严重遮挡视线，容易引起因交通事故。设计时应尽量采用规则的几何形体植物或大尺度流畅的曲线形修剪灌木丛，构成强烈整体的线性景观，也可以搭配结合各种灌木球进行简单变化，做到取得“有线、存点、共面”的简洁绿化景观效果，从而形成有层次、有序列、有韵律、有节奏的大尺度、大块面的绿化景观。

3.2.2侧分车绿带设计———形成色彩丰富，层次分明的效果。

侧分车绿带设计中，绿带处于快速车道与辅道之间，乔木和灌木巧搭配层次要分明，色彩要丰富，设计时可采用依照少量简单图案修剪少量灌木丛，结合种植分支点比较高、枝叶疏散的乔木或开花的乔木小乔木和变化丰富的灌木，形成视线上既有一定的阻隔作用，又有通透感的绿化景观。

3.2.3行道树绿带设计———力求种植具有浓荫效果、枝繁叶茂的树木。

种植成排的行道树要根据树冠大小定出间距。种植过密会造成出现树种整体形象不完整的视觉效果，同时影响地下营养吸收，造成形成竞争，容易使树木老化。此外，会降低空间环境的通风率，使造成汽车排出的有害气体不易扩散的现象。因此，其株距一般不应小于树冠直径的2 倍。这样观赏者不仅使观赏者可以观赏到两侧的建筑物，也能欣赏到各样各种树丛的风姿美态。

3.2.4外侧绿带设计———要注意林缘线的起伏变化，合理混植林木。

可以根据当地周边生活区的城市快速路环境，结合少量铺装场地、景观小品等，使营造道路更具自然活泼的气氛。以通过多变的自然式植物带遮挡不协调、不美观的工业废弃建筑、供电高塔等，屏蔽道路使用者的视线，减少污染，吸收噪音，补充城市绿化量。

4. 结语

城市快速路绿化景观是城市景观中不可分割的一部分，合理的城市快速路绿化系统不仅对形成良好的城市绿化格局、完善的景观生态、宜人的城市外部空间有着重要作用；， 而且这也是进一步改善城市生态环境，建设可持续发展城市的重要内容。

参考文献：

【1】朱国庆.浅析城市道路绿化设计【J】[J].技术与市场.，2010，，（5）：55-56.

【2】包宗华.中国城市化道路与城市建设【M】[M].北京.：中国城市出版社：1995.198-200.

【3】贾建中.城市绿地规划设计【M】[M].北京.中国林业出版社.2001年，01月：201-203.

【4】陈秀梅.城市道路绿化设计探讨【J】[J].中国园林，1997，13（4）：90-92.

作者简介：

高少开（1984 - ），女，1984年12月生，广州花都人，广东科贸职业学院园林工程技术专业，从事园林景观规划设计

E-mail：663175397@qq.com

快速隔膜压滤机改进设计 篇4

快速高效隔膜压滤机工作循环分为合拢压紧、入料过滤、压榨脱水、分组拉开卸料四个阶段进行。

1.1 合拢压紧:

通过液压驱动机构将滤板合拢并压紧, 在滤板间形成密闭的过滤腔室。

1.2 入料过滤:

进料泵将料浆压入各个滤室进行过滤, 料浆中的液体穿过过滤介质 (滤布) 经过滤板的排液沟槽流到滤板排液口排出, 固体颗粒被截留在腔室内逐渐形成滤饼。过滤腔室充满滤饼后过滤阶段结束。

1.3 压榨脱水:

通过压缩空气 (或高压水) 进入隔膜与滤板之间, 使得隔膜产生弹性变形挤压滤饼, 进行二次压榨脱水, 使滤饼的含水率进一步降低, 从而完成压榨脱水过程。

1.4 分组拉开卸料:

通过拉开装置使滤饼分组拉开卸掉滤饼。滤饼全部清除后, 启动合拢装置, 使全部滤板合拢压紧, 至此一个工作循环完成。

2 结构特点

快速隔膜压滤机的外形及各部件名称见图1

2.1 隔膜板应用

普通压滤机过滤时间长, 并且滤饼含固率低, 为了解决这一问题, 快速隔膜压滤机设计过程中采用了厢式滤板和隔膜滤板间隔排列的布置形式。隔膜滤板有一个可前后移动的过滤面——隔膜。当在隔膜后侧通入压榨介质时 (如压缩空气或水) , 这些可移动的隔膜就会向过滤腔室的方向鼓出, 从而使过滤腔室中的滤饼在整个过滤面上均匀地受压, 也就是说在过滤过程结束以后, 对滤饼进行再次挤压, 从而使滤饼达到更高的含固率。增加了隔膜与普通纯厢式板压滤机机进行过滤比较分析;见图2

2.2 过滤面积的选择

过滤面积A的计算公式为

式中:A-设备过滤面积, m2;V-每小时需处理煤泥水数量, m3;n-煤泥水含固量, Kg/m3; (一般要求300~350Kg/m3) ;H-设备腔室深度, mm;ρ-滤饼密度, Kg/m3; (煤泥饼密度1.3~1.4Kg/m3) ;c-滤饼含水量, (快速隔膜压滤机处理后煤泥的含水量为20%~27%) ;f-设备每小时循环次数。

从公式 (1) 可以看出, 当过滤面积一定时, 增加循环次数可有效的增加处理量。

2.3 提高产量的改进设计

2.3.1 多端口进料

通过对现场入料工艺的分析, 针对单端口入料滤室充盈不均、迟缓;考虑滤板单元独立入料的弊端。确定采用多端大管径入料方案, 在快速隔膜压滤机的头部、中部、尾部三端大管径进料。即解决了一端入料过滤流速高、冲击大、布料从头到尾发生的延迟和不均匀等缺陷, 保证了进料快、布料均匀、成饼效果好, 大管径又可有效地防止进料管淤塞。

2.3.2 快速拉开

传统压滤机不能实现快速高效运行, 其中有一方面就是拉板卸料速度无法提高。原因是卸料时逐块拉开, 拉板机构可靠性低, 并且拉板有一半时间是回位空行程。以传统XMZ-500厢式压滤机为例, 拉开卸料时间一般为15~20分钟左右。

快速隔膜压滤机为解决这一问题, 首先将滤板拉开、合拢与压紧功能分开。采用液压马达、链条牵引系统:当液压缸松开达到滤板自由靠拢的间隙后, 闸块提升, 液压缸座限位解脱。由液压马达、链条牵引的拉开机构将活动油缸座及滤板分组拉开卸料, 一次拉开一组十几块滤板。消除了拉开过程中的空行程时间和换向等待时间。改进后的拉开、合拢、压紧等辅助工序可以在4min以内完成, 且可以依据现场需要调节。

2.3.3 自动卸料

普通压滤机在合拢、拉开的过程中, 滤板滚轮在轨道上滑动, 在拉开过程中滤饼不能自动脱落, 需人工干预, 很难达到快速高效及无人工操作, 快速隔膜压滤机根据这一问题设计改进了滤板滚轮, 改进后滚轮结构如图3。

滚轮内装有自润滑轴承, 无需润滑。两端设有密封装置, 有效的防止了外部污染物的进入。滚轮外的沟槽等增加了滚轮与滤板间的摩擦, 保证了滚轮在轨道上来回滚动。滚轮与轨道的接触始终为一线接触, 并且滤板与滤板间用圆环链连接, 为柔性连接, 由于拉开速度较高, 所以, 滤板在运动过程中前后摆动, 而粘在滤布上的滤饼在摆动过程中自动脱落。

2.4 多油缸同步压紧

为了防止压滤机在操作过程中滤液从滤板间泄露, 应预先将板框压紧, 其压紧力由压滤介质产生的内力与滤板接触面上密封力两部分组成。压紧力F的计算公式为

式中:F-压紧装置施加于压紧板的压紧力, N;Q0-压紧时作用于板上的内力, N;P0-滤板接触面上的密封力, N

压紧时作用于板上的内力Q0

滤板接触面上的密封力P0

式中q0-过滤操作压强MPa;S2-滤板承受液体压力的面积cm2;P-了保证密封, 板和框的接触面上所必需承受的压强MPa;S1-板和框密封接触面积cm2

根据实际经验, 为了保证板和框的接触密封上所需的最小压强, 应满足P=3q0

随着滤板尺寸的增大, 需要密封力也越大, 即油缸的直径也越大;多油缸同步压紧, 降低了成本, 简化了维修, 使整机的受力更均匀, 使滤板的密封性更好, 有效的避免了喷料现象。油缸的布置形式根据滤板尺寸和滤板结构形式, 如图4

3 结束语

快速隔膜压滤机已被广泛的应用;在兖矿集团东滩矿、枣庄矿业集团、永荣煤业集团公司、晋城选煤厂、淮南、淮北等多家洗煤厂应用;东滩矿洗煤厂的尾煤分析结果见表1, 从表1中我们可以看出物料的粒度非常细, 其中-0.074 (-200目) 占85.9%, 总灰分达到28.98%, 属于比较难过滤的物料

KM300/2000型快速隔膜压滤机在东滩矿应用得到的结论为:KM300/2000型快速隔膜压滤机循环时间在10分钟, 小时处理能力在25吨 (干煤泥) , 是XMZ-500型厢式压滤机小时处理能力的四倍左右, 且滤饼水份低[2]。

快速隔膜压滤机, 实现了设备的大型化、快速高效;采用PLC实现了自动运行, 无需人工操作, 改善了工人操作环境;总之:快速隔膜压滤机是一种处能力大、速度快、效率高的全自动控制脱水设备。

摘要：快速隔膜压滤机是传统压滤机的基础上, 根据现代过滤理论改进设计的新一代产品。该设备采用隔膜压榨、多端口进料、快速拉开、自动卸料、多油缸同步压紧、PLC自动控制等技术, 具有处理能力大、工作循环快、自动化程度高等特点[1]。是一种理想的快速高效、经济适用的固液分离设备。

关键词：隔膜压榨,多端口进料,快速拉开

参考文献

[1]丁启圣, 王唯一等.新型实用过滤技术[M].3版.北京:冶金工业出版社, 2011.6.

快速跑教学设计 篇5

（一）设计指导思想

1、体育与健康课程的目标体系包括运动参与、运动技能、身体健康、心理健康、社会适应五个方面，充分体现体育与健康课程以身体练习为主的特点和身体、心理、社会的三维健康观。

2、采用形式多样的身体练习手段和游戏，比赛活动，发挥学生力量、速度、协调、灵敏、柔韧等身体素质，勇敢果断的心理品质及进取精神。

（二）设计创意

1、教学模式：构建“健康第一”为指导思想的体育教学模式： 身体健康——即：精讲多练，强化实践，快快乐乐出一身汗。

心理健康——兴趣先导，使学生主动学习，克服“身顺心违”的现象。

社会适应能力——教学组织宽松有序，给学生提供人际交往，团结协作，发展个性机会。

2．教材内容：把教材中的快速跑以游戏方式出现，提高学习兴趣，激发表现欲望，增强教材的可行性和实用性，练习中学生用自己的方法进行锻炼，自由放松等给学生提供了以发展个性，创造性的机会，从而挖掘了学生潜在的创造力。

3．教学方法改革：通过游戏“长江黄河”、“快速接力”等，在游戏中融入快速跑的方法提高学生学习兴趣，达到主动参与的效果，在教学过程中采用游戏法，发现法，探索讨论法等培养学生观察、发现问题、解决问题的能力，同时通过学习评价卡，发挥评价的反馈，及时了解教学效果，利于改进提高课堂质量。

4．教学组织：游戏和练习教师积极参与其中，加强了师生、学生之间的交流与沟通，营造了和谐的活动氛围，同时练习中学生根据自身和本组情况，互相帮助，按照自己办法练习，充分发挥了学生的主动性和创造性，也达到了分层教学目的，享受成功的乐趣，达到了愉快教学，成功教学的目的。

创新型机电产品的快速设计 篇6

关键词：创新；机电产品；快速设计；变形法；组合法

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）09-0039-03

我国是全球制造大国，但是在产品创新和技术创新等方面相对落后。为改变“产品创新能力比较薄弱”的国情，路甬祥院士提出了利用提升创新设计能力作为促进创新驱动发展、建设创新型国家的重要战略。机电产品广义上是机械产品、电工与电子产品、机电一体化产品，以及这些产品的零配件、附件等的统称。如今，机电产品尤其是创新型机电产品给工作和生活带来了极大方便。

1 机电产品的设计要求

机电产品在设计时要综合考虑多方面的要求，并将设计要求做进一步的分解（如图1所示）。分解后的这些要求是相互关联的，创新型机电产品的设计可以往这些方面思考和延伸。

1） 功能要求。设计机电产品要满足一定的基本功能，如自动控制功能、休闲娱乐功能等。

2） 用户需求。机电产品在设计时要尽量人性化，即考虑用户的情感和心理需求。例如，机电产品的造型要美观大方、人机交互要友好等。一旦用户需求得到满足，产品使用效率就会提高，错误操作的概率也会大大降低[1]。

3） 安全要求。用户在使用机电产品时难免有错误操作，所以机电产品在设计时必须考虑用户和环境等方面的安全因素，尤其是大型机电产品。例如尽可能提高机电产品的自动化程度，在硬件和软件系统中都增加容错设计。

4） 环保需求。设计机电产品时还需要考虑产品在整个寿命周期内对环境的影响，需要进行绿色环保设计。例如，尽可能减小机电产品的质量和体积、降低产品的能耗、提高零部件的可回收利用率等[2]。

5） 成本需求。在满足产品功能要求的前提下，还需要考虑产品在制造、使用、维护和回收整个寿命周期中的总成本，尽量降低各个环节的成本，从而达到从设计源头开始控制成本的目的。例如，合理选择机电产品机械零部件的材料和加工方法、控制电路元器件的类型，以提高产品的回收利用率 [3]。

2 创新型机电产品快速设计的内涵

创新型机电产品的快速设计流程如图2所示。首先，根据市场需求产生创新想法并汇总具体的设计要求（包括上述功能要求、用户需求等），然后开始并行设计产品的机械部分和控制部分。

2.1 机械部分

机械部分可以采用“变形法”来快速设计。所谓“变形法”，指的是新产品的结构以现有产品为基础，在现有产品的主体结构上进行创新或改进，从而实现快速设计的方法。此法尤其适用于中小型机电产品的创新。例如，为解决手机用户长时间托举手机劳累的问题，有人设计出“马桶抽”手机支架，如图（3a）所示，该手机支架由圆形支撑件1和支架2组成。在此基础上应用“变形法”可以设计出“丘比特之箭”手机支架，如图3（b）所示，该手机支架既包括与“马桶抽”手机支架主体结构相似的心形支撑件1和支架2，又增加了钥匙扣环3和角度调节装置4，且支架2可以收进支撑面1的支架槽内，既能调节手机角度又方便携带。机械部分的设计可以应用UG、Solidworks等软件快速地进行三维造型和二维出图。

2.2 控制部分

控制部分可以采用“组合法”来快速设计。所谓“组合法”，指的是设计控制电路时，将一些基本的电路模块（如电源模块、显示模块、接口模块等）拼搭和完善。设计控制程序时，将一些基本的程序模块（如延时程序、计数程序等）整合与应用，从而实现快速设计的方法。组合法的应用在下文的禁烟装置中举例说明。

机械部分和控制部分在并行设计结束后，需要及时整理创新型机电产品的设计资料并告知企业，以便产品尽快投入市场、创造价值。

3 快速设计实例

如今，在网吧和饭店等公共场所，仍有部分烟民吞云吐雾，对张贴的静态禁烟标志视若罔闻。如果公共场安装动态的禁烟提醒装置，禁烟效果会更好。创新想法产生后，列出产品的设计要求： 1）动态地显示“公共场所，请勿吸烟”的文字提醒信息。2）有灭烟和放置烟头等垃圾的零部件。3）如果检测出空气中烟雾浓度超标，可以发出“公共场所，请勿吸烟”的语音提醒信息；如果有吸烟者摁灭香烟，可以发出“谢谢合作！”的语音信息，安抚吸烟者的情绪，满足用户需求。设计要求汇总后，可以从机械和控制两大部分着手，并行地快速设计相应内容。

3.1 控制部分设计

1） 确定控制方案。根据上述设计要求，控制部分主要需要控制器、显示模块、语音模块和输入信号元件（烟雾浓度传感器和吸烟者摁灭香烟时触发的微动开关）。其中，控制器可以选择单片机、PLC等。从功能要求和成本需求出发，控制器选择单片机AT89C51。

2） 设计控制电路。根据上述控制方案，并结合机械设计方案，选择所需的元器件来设计电路。元器件可以选择性价比高的典型元件，以方便电路模块和程序模块的快速组合。本例中，语音模块选用ISD1700，显示模块选用PG12864F，烟雾浓度传感器选择MP135，微动开关选择霍尼韦尔ZD系列小型防水防尘微动开关。控制电路的设计可以在Proteus、Protel等软件中应用组合法拼搭电源模块、液晶显示模块、语音模块和接口模块来快速设计。

3） 程序设计与调试。根据控制要求，程序设计流程如图4所示。

程序设计时，可以在编程软件中整合汉字显示、语音播报、延时控制等函数的程序模块，最后通过主函数调用。最后，将利用组合法快速设计完成的控制电路和程序在软件中仿真与调试。在Proteus软件中，将目标代码文件no_smoking.hex加载到AT89C51单片机中，该禁烟装置显示模块的电路及仿真结果如图5所示。

3.2 机械部分设计

1） 确定机械设计方案。机械部分设计时，除了满足各项设计要求，同样需要考虑控制部分的设计方案。例如，显示模块、语音模块及控制电路板的放置位置等。该禁烟装置的机械部分要能够放置上述显示模块和语音模块，并且能够灭烟、放置烟头等垃圾。机械部分设计时主要考虑上述两部分内容。

2） 三维造型。在现有的查询机的结构基础上，通过变形法可以快速设计出如图6所示的禁烟装置机械结构图。其中，显示模块1和语音模块2安装在上端的方形壳体中，壳体通过支架5支撑，灭烟盒3放在支架5的凸台上，垃圾桶4挂在支架5的挂钩上。当吸烟者在灭烟盒中摁灭香烟时，将触发灭烟盒下方的复位弹簧35和微动开关。

3） 二维出图。完成三维造型后，应用CAD软件可以快速生成相关联的二维图纸，注意尺寸和公差的标注。

完成机械部分和控制部分的设计后，整理相关资料。机械部分的资料主要包括总装配图和各个零件图，控制部分的资料主要包括单片机控制电路图、C语言控制程序和电子与电气元件明细表。

4 结语

创新型机电产品需要缩短设计周期，尽快投放市场。“变形法”借鉴现有产品的结构，可以实现创新型机电产品机械部分的快速设计。使用“变形法”时，设计者可以根据设计要求和设计经验创新或改良现有产品以满足各项要求。“组合法”基于基本的电路和程序模块，可以实现创新型机电产品控制部分的快速设计。使用“组合法”时，电路模块的拼搭和程序模块的整合，需要进一步组合与完善，确保控制部分的设计正确。上述禁烟装置的设计中，“变形法”和“组合法”都得到了很好的应用。设计其他创新型机电产品时，可以借鉴这些方法来达到快速设计的目的。

黄土隧道快速施工组织设计 篇7

吴家岔隧道地处黄土高原的陇中地区，工程位于甘肃省兰州市榆中县境内，隧道沟谷深切多呈“V”字型，南北向沟谷深切强烈，山坡上为风积土覆盖，少数深切沟基岩出露。隧道最大埋深245m。该隧道地层条件相对较单一，按时代由新到老分别为第四系和上第三系。地表主要为第四系上更新统砂质黄土，厚度10～40cm，土质均一，土体较疏松，垂直节理发育。具有IV级自重湿陷性。隧道内主要以泥岩为主。

2 开挖工法的选择

黄土隧道地质条件较差，施工断面大，确立施工方案必须遵循以下原则：重地质、管超前、短进尺、强支护、快封闭、早成环的原则。针对当前黄土隧道的开挖工法，常用的开挖工法主要有以下几种：中隔壁法（CD法），交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法、三台阶七步法等。三台阶七步法在隧道开挖过程中分上、中、下台阶及仰拱4部分，前后左右7个开挖作业面相互错开并同时开挖，同时支护形成支护整体。缩短开挖作业时间，逐步纵深掘进。拱部采用环形开挖预留核心土，利用核心土对掌子面施压，增强了掌子面的稳定性。中台阶和下台阶也是先开挖两侧，保持中部土体不懂，再一次保证了掌子面的稳定性。综上所述，吴家岔隧道出口开挖宜采用三台阶七步法施工。

3 人员、机械设备的配置

3.1 人员的配置

不同围岩等级人员配置具体见表1。

说明：(1)立架挂网：分两个班组。每班10人，上台阶立架挂网6人，中、下台阶4人；(2)喷砼：分两个班组，每组10人。上台阶喷浆手2人，上料4人。中、下台阶喷浆手1人，上料3人；(3)衬砌：一个班组配置。拱墙二衬、仰拱18人.主要工作包括仰拱、二衬钢筋绑扎，土工布、防水板的铺设；(4)混凝土工主要负责仰拱、二衬混凝土浇筑过程中的混凝土捣鼓；(5)杂工5人，主要负责每天2次的洞内杂物的清除以及洞内照明线路及风袋接挂。

3.2 隧道施工机械配置

PC300挖掘机1台、装载机1台、出渣车5台、喷浆机4台（1台备用）、注浆机1台、衬砌台车1台、钢筋弯曲机1台，电焊机2台、罐车2台。

4 具体做法

4.1 合理安排工序衔接、缩短循环作业时间

(1）项目经理、总工程师等主要管理人员，对设计图纸进行了充分的查看和理解，掌握了施工内容，对各工序的施工计划进行了仔细合理的安排，超前意识强，每道工序交叉、衔接等可能出现的问题均作了考虑，确保了施工工序的连贯性。

(2）上台阶立拱架与中下台阶开挖同步进行。吴家岔隧道出口采用三台阶七步法施工，在上台阶开挖时，将加工好的拱架准备到位，上台阶将土翻至下台阶，然后进行中下台阶的开挖。于此同时，对上台阶由人工进行清轮廓，然后立架。确保了上、中、下台阶施工同步进行，互不干扰。大大的提高了施工效率。经过统计：上台阶开挖需1.5h，中下台阶开挖2h，上台阶立架1.5h，中下台阶立架2h，上中下台阶喷锚3.5h，则每个初支循环时间为：1.5+2+2+3.5=9h，和上中下台阶开挖完全结束后立架比较节约时间2h，见表2。

(3）合理安排仰拱施工时间，中下台阶开挖后在上中下台阶喷锚时开挖仰拱，减少了工序间的相互干扰由于开挖仰拱要移动栈桥，栈桥移动后掌子面所需材料不能运到。掌子面施工3～4个循环进行一次仰拱施工，掌子面中下台阶开挖后，利用中下台阶立架的作业时间开挖仰拱，仰拱开挖出渣时间为2h。如此一来，中下台阶立架作业完成，仰拱开挖也完成，在中下台阶立架期间无车辆通行栈桥，减少了对掌子面的施工干扰。

(4）合理利用工序衔接，减少无工效作业。中下台阶立架期间，对仰拱开挖，减少了挖机、出渣车进出隧道的次数，中下台阶立架完成后作业人员开始安装仰拱拱架。于此同时上中下台阶进行喷锚作业，中下台阶喷锚作业完成，仰拱拱架亦安装完成，即可进行仰拱喷锚作业，最大程度的保证了机械和作业人员一次性多完工作量，从而避免了窝工现象。

4.2工序资源配置平衡、确保安全步距不超标

以掌子面衬砌类型IVb为例，拱架间距1m，每循环2榀，以每天2.5循环计，即每天5m进尺，仰拱施工长度8m，每两天施工一板仰拱，二衬12m一版，每两天施工一版二衬。

4.3 技术保障

由于三台阶七步法作业面较多且各个作业面之间同步施工，所以对围岩的扰动性相对较大。加之黄土隧道沉降大的特点，因此在开挖放线时就必须考虑足够的预留量。预留量的选择主要参考设计图所示预留量，与此同时每天的监控量测数据的反馈也是调整预留量的重要指标。随时掌握隧道监控量测数据，对预留沉降量进行及时的调整，最大限度的避免初期支护的侵限。特殊地质加强措施针对浅埋段及富水段开挖时，为了保证围岩的沉降量尽可能的减小，可在上台阶落脚位置处及下台阶落脚位置处增设大拱脚，见图1。

4.4 管理措施

(1）坚持每天检查隧道掌子面，动态管理，超前支护一定预先做到位，防止出现隧道坍塌。例如：在容易掉块段落，及时调整施工方法和支护措施，实行双层小导管超前支护、单榀掘进、双层拱架支护等等。

(2）开挖时制约工序循环的重点，挖机配置是关键。由于吴家岔隧道出口泥岩段较长。土体较硬，机械开挖要求挖机的动力一定要足。吴家岔隧道出口配置小松PC300新挖机一台，另配置专用松土器（鹰钩）破土，加强对挖机司机的培训，能做到挖机斗与鹰钩快速倒用，加快开挖速度。

(3）施工计划顶格下达，完成给予重奖。吴家岔隧道出口从进洞开始，施工进度一直较快，为了激发其施工潜能，项目部每月下达施工计划时都顶格下达，每月设置进度完成奖，百米成洞奖给予施工队及工程管理队以奖励。大大的刺激了施工人员的积极性，为每月完成任务打下坚实的基础。

4.5 安全步距的卡控

(1）各个开挖台阶长度的预留。三台阶七步法有上、中、下三台阶，分布较多。为了保证25m的安全步距，所以各个开挖台阶长度的预留显的尤为重要。综合考虑各方面因素，各个台阶的预留长度宜为3～5m。针对吴家岔隧道出口的实际情况，现场挖掘机为型号PC-300的大型号挖掘机，该挖掘机大臂伸开后的长度为15.2m。为了保证该挖掘机能有足够的操作空间，所以吴家岔隧道出口的各个台阶预留长度为5m。

(2）下台阶初支端头距仰拱初支端头距离的设置（即马口长度的确定）。由于仰拱一次施作的长度为6m，考虑到仰拱端头模板的安装及加固，故在下台阶初支端头距仰拱初支端头徐预留一定的操作空间，该空间长度即马口长度。考虑到安全步距及上、中、下各个台阶的预留长度，因此马口长度宜控制在10m范围以内，见图2。

(3）各个开挖台阶需错开开挖。隧道施工规范明确要求：各个开挖台阶杜绝对称开挖，因此各个开挖台阶的错开开挖也是安全步距控制的一项重要措施。为了最大可能的避免各个开挖台阶的对称开挖，故中台阶左侧和下台阶右侧同步开挖、中台阶右侧和下台阶左侧同步开挖，且每次开挖循环进尺应一致。

(4）严格控制安全步距。在洞口位置专门设置安全步距警示牌，安排专人随时进行更新。隧道掌握安全步距，对施工工序进行及时的调整，最大限度的确保安全步距。

5 取得的成效

施工过程取得相当不错的成效，主要表现：(1)由于进度加快，减少了机械、人员的窝工，大大提高了机械使用效率，缩短了循环作业时间，同时也减少了各类管理费用，隧道水电费用，作业队的施工成本得到节约，为施工队盈利创造了一定条件(2)吴家岔隧道出口2014年1月～9月施工进度均超过了100m(2月份春节影响除外），见表3;(3)安全步距控制较好，对防止隧道塌方产生积极作用。

6 经验总结

黄土隧道在施工过程中要想要想做到快速施工，必须做到以下几点：(1)开挖工法选择必须结合现场实际情况选择恰当；(2)各工序间的衔接必须经过整体统筹安排，缩短循环作业时间，提高施工机械及作业人员的施工效率；(3)技术先行；做好现场施工的技术保障；(4)加强现场管理力度，分工到位，责任到人，各司其职；(5)人员、机械设备的配置需针对各个分项工程进行平衡分配。

摘要：文章以吴家岔隧道出口为例,阐述三台阶七步法在黄土隧道的应用,主要包括施工概况、地质情况、开挖工法的选择、人员、设备的配置、安全步距的控制要点等。

高压舱快速加减压系统设计 篇8

随着潜水和航空技术的发展, 加压系统和减压系统变得日益重要。高压舱系统可以模拟潜水员在水下几百米的气压状态, 减压系统可以模拟航空航天人员在海拔几万米高度训练的气压状态[1,2]。在医学研究领域也需要应用加压系统和减压系统, 如将动物放置在其中的高压舱室或低压舱室中, 可以观测其在高压或低压条件下的生理参数变化。通过对上述生理参数变化的研究, 可以更好地了解、救治和保护处于极端条件下的人类或其他动物。在实际的生产实践中, 设计快速、安全、可靠的加减压系统, 有利于人类更好地展开科学研究。

1 总体设计概述

高压舱一般包括加压和减压2部分控制系统[3]。如图1所示, 常规的加压系统包括加压舱和调压舱。其中, 加压舱通过调压舱 (包括压力传感器和参数测量装置) 的加压阀向调压舱中输入气体以加大调压舱中的压力[4]。加压舱的压力远远大于调压舱需要达到的压力值。调压舱中的参数测量装置可以与实验动物相连, 以获取不同压力条件下实验动物的生理参数信息。压力传感器用于获取调压舱的实时压力值。在对调压舱进行压力调节时, 工作人员通过压力传感器获取调压舱当前的压力, 根据当前压力与目标压力的差值, 人为调节加压阀的开启度, 以使调压舱的压力增加到目标压力。

常规的减压系统的设计与加压系统类似, 即把加压舱替换成减压舱。为了更符合实际情况, 需要使调压舱中的压力在较短的时间加压或减压到目标压力。但是通过人为调节则不能满足时间要求, 且调节不准确, 容易存在很大的偏差, 最终影响实验结果。在其他压力调节系统中, 也存在相同的问题。

本文设计的加压系统、减压系统和加/减压系统, 可以实现高压舱的快速加减压, 都是通过压力传感器获取调压舱的实际压力, 通过输入装置输入调压舱的目标压力及对应的时间, 进而由控制器根据调压舱的目标压力和实际压力, 调节加压阀或减压阀的开启度, 从而使得调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。通过选择性能优越的控制器和压力传感器, 就可以保证压力控制的高速性、准确性和安全性[5]。

系统中包括各种检测装置如温度传感器、湿度传感器、生理参数测量器、氧气浓度传感器或二氧化碳传感器[6], 从而可以进一步在对调压舱进行压力调节的过程中, 获取调压舱中温度、湿度、动物的生理参数、氧气体积分数或二氧化碳体积分数的信息[7]。

2 加压系统设计

2.1 快速加压系统

快速加压系统如图2所示, 其部件包括: (1) 调压舱:设置有一个或多个加压阀; (2) 一个或多个加压舱:通过对应的加压阀向调压舱中输入气体以增大调压舱的压力; (3) 检测装置:至少包括设置在调压舱中的压力传感器, 用于获取调压舱的实际压力; (4) 输入装置:用于输入调压舱的目标压力及对应的时间; (5) 控制器:连接检测装置、输入装置和加压阀, 根据调压舱的目标压力和实际压力, 调节所述加压阀的开启度, 使调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。

加压系统通过压力传感器获取调压舱的实际压力, 通过输入装置输入调压舱的目标压力及对应的时间, 进而由控制器根据调压舱的目标压力和实际压力调节加压阀的开启度, 从而使得调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力, 保证了加压的高速性、准确性和安全性。

调压舱是待调节压力的舱室。实验中将实验动物放在调压舱中, 以此模拟实验动物潜入深水中的压力情况。具体来说, 大气的压力为一个标准大气压 (即0.101 33 MPa) , 每下潜10 m就需要增加一个标准大气压。本设计中加压系统包括3个加压舱, 分别为第一加压舱、第二加压舱和第三加压舱。相应的, 调压舱包括3个加压阀, 分别为第一加压阀、第二加压阀和第三加压阀。3个加压舱分别通过对应的加压阀向调压舱中输入气体以增大调压舱的压力。

每个加压舱的压力远远大于调压舱的目标压力, 如第一加压舱的压力可以为300 MPa, 调压舱的目标压力为1.5 MPa。为了简单起见, 由于加压舱向调压舱供气后变化的压力与加压舱的原压力相比可以忽略不计, 因此, 可以假定各个加压舱中的压力恒定。

每个加压舱中的气体可以为空气、氧气、氮气、惰性气体、二氧化碳中的一种或任意组合。每个加压舱中的气体可以相同, 也可以不同, 从而可以进行不同气体含量情况下的相关实验。在加压舱通过加压阀向调压舱输入气体的过程中, 加压阀的开启度越大, 加压舱向调压舱中输入的气体越多, 调压舱的压力上升越快。各个加压阀的开启度可以相同, 也可以不同。

由于本设计中包括多个加压舱, 相比于只有一个加压舱的情况, 可以更快速地实现加压过程。为了实现更精确的控制, 本设计中的3个加压阀可以分别为DN20、DN32和DN40, 从而可以实现不同速率、不同组合方案的加压。需要说明的是, 在保持加压舱的数量和加压阀的数量相同的前提下, 加压舱或加压阀的数量还可以为1个、2个或4个以上。

2.2 检测装置

本文设计的检测装置还可以包括以下器件中的一种或多种 (如图3所示) 。

(1) 设置在调压舱中的温度传感器, 用于获取调压舱的温度信息; (2) 设置在调压舱中的湿度传感器, 用于获取调压舱的湿度信息; (3) 设置在调压舱中的生理参数测量器, 用于获取调压舱中动物的生理参数信息; (4) 设置在调压舱中的氧气浓度传感器, 用于获取调压舱中氧气的体积分数信息; (5) 设置在调压舱中的二氧化碳浓度传感器, 用于获取调压舱中二氧化碳的体积分数信息; (6) 设置在加压舱中的压力传感器, 用于获取加压舱的压力信息; (7) 设置在加压舱中的温度传感器, 用于获取加压舱的温度信息。

压力传感器可以采用霍尼韦尔高压压力传感器, 其内部具有自动温度补偿校正, 且反应速度较快、安全性较高。温度传感器和湿度传感器可以集成为一体, 具体可以采用瑞士盛世瑞恩HT1系列数字温湿度变送器, 从而可以数字量输出温度及湿度信号, 检测精度高、反应速度快。生理参数测量器可以是现有技术中任意一种生理参数监测仪器, 用于测量调压舱内实验动物的心电、血压、脉搏率、血氧饱和度、呼吸速率、体温等生理参数。

2.3 控制部分

检测装置在获取上述测量信息后发送给控制器。

输入装置用于获取调压舱的目标压力及对应的时间关系, 如调压舱中的压力随时间呈直线增长或呈指数增长等。调压舱中的压力还可以保持不变一段时间, 如调压舱升压一段时间后, 静止一段时间, 然后继续升压、保持等步骤。

当调压舱中的压力随时间呈直线增长时, 满足以下关系式:

其中, P0是调压舱加压前的压力, Pt是加压t时刻之后调压舱的压力, t为加压时间, K为加压的速率比值, 即加压直线的速率常数。

当调压舱中的压力随时间呈指数增长时, 满足以下关系式:

其中, P0是调压舱加压前的压力, Pt是加压t时刻之后调压舱的压力, t为加压时间, T为压力翻倍要求的时间常数, 可以取4~30 s。

由于动物的生理曲线符合指数曲线, 因此, 本文选用指数增长模式, 调压舱的压力可以与时间呈任意关系。

输入装置可以为键盘、鼠标、语音输入装置或触摸输入装置等。控制器可以选用工业级监控便携式计算机, 从而可以方便、准确地实现对加压阀开启度的控制。控制器从输入装置获取调压舱的目标压力, 从压力传感器获取调压舱的实际压力, 根据所述目标压力和实际压力计算加压阀需要调压的开启度, 进而调节所述加压阀的开启度, 以使调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。

可以在控制器中采用高级语言编写与检测相关的程序以提高运行速度, 且在控制器中采用汇编语言编写与计算控制相关的程序以确保控制的准确性和安全性。

参考图2所示, 本文设计的加压系统可以包括以下装置中的一种或任意组合: (1) 输出装置:连接控制器, 用于至少输出加压过程中加压阀的开启度、调压舱的目标压力、调压舱的实际压力; (2) 存储装置:连接控制器, 用于至少对加压过程中加压阀的开启度、调压舱的目标压力、调压舱的实际压力进行存储; (3) 报警装置:连接控制器, 用于至少当加压阀的开启度或调压舱的实际压力大于阈值时, 发出语音、灯光或文字警报。

由于控制器通过检测装置还可以获取调压舱的温度信息、湿度信息、实验动物的生理参数信息、氧气体积分数信息、二氧化碳体积分数信息、加压舱的压力信息和温度信息, 因此, 输出装置也可以将上述信息中的一种或任意多种一并输出。输出装置可以为语音输出装置、打印输出装置或显示输出装置中的一种或任意组合。存储装置可以为任意存储器, 如U盘、闪存或硬盘等。存储装置在存储调压舱压力信息的同时, 还可以存储调压舱的温度信息、湿度信息、实验动物的生理参数信息、氧气体积分数信息、二氧化碳体积分数信息、加压舱的压力信息和温度信息。报警装置可以为语音报警装置、灯光报警装置或显示报警装置等, 从而当检测装置获取的任意一种信息不符合正常条件时, 都可以发出对应的警报信息, 以及时告知工作人员, 保证加压的安全性。

3 减压系统设计

减压系统的结构和加压系统类似, 包括: (1) 调压舱, 设置有减压阀; (2) 减压舱, 通过所述减压阀从调压舱中输出气体以减小调压舱的压力; (3) 检测装置, 至少包括设置在调压舱中的压力传感器, 用于获取调压舱的实际压力; (4) 输入装置, 用于输入调压舱的目标压力及对应的时间; (5) 控制器, 连接检测装置、输入装置和减压阀, 根据调压舱的目标压力和实际压力, 调节所述减压阀的开启度, 使调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。

本设计中的减压系统通过压力传感器获取调压舱的实际压力, 通过输入装置输入调压舱的目标压力及对应的时间, 进而控制器根据调压舱的目标压力和实际压力调节减压阀的开启度, 从而使得调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力, 保证减压的高速性、准确性和安全性。

如图4所示, 减压系统包括2个减压舱, 分别为第一减压舱和第二减压舱。相应的, 调压舱包括2个减压阀, 分别为第一减压阀和第二减压阀。第一减压舱通过第一减压阀将调压舱中的气体输出以降低调压舱的压力, 第二减压舱通过第二减压阀从调压舱中输出气体以降低调压舱的压力。

每个减压舱的压力远远小于调压舱的目标压力, 如调压舱的目标压力为1.5 MPa, 第一减压舱的压力可以为0.1 MPa。在减压舱通过减压阀从调压舱中输出气体的过程中, 减压阀的开启度越大, 调压舱向减压舱输出的气体越多, 调压舱的压力下降越快。各个减压阀的开启度可以相同, 也可以不同。所述减压舱可以为大气系统, 以进一步降低减压系统的复杂度和成本。

将快速加压和减压装置整合为一体, 即可设计为快速加减压系统, 如图5所示。

4 实验及分析

实验采用直径1.00 m、长2.00 m的动物加压舱进行, 选择10、60、100、150 m 4个深度加压方案[8]进行验证, 增压速率按Pt=P0·2t/T公式进行, 平衡时间不大于4 s, T值分别选用20、20、12、7[9], 压力平衡后采用匀速减压速率3~3.5 m/s。实验结果显示, 各方案的加压方案实际完成度很好, 曲线符合度高, 加减压过程平稳, 无震荡、超调现象, 如图6所示。

通过实验中各不同深度增压值下实际加压时间与预案加压时间误差率 (见表1) 的数据实验结果分析, 误差均小于3%, 可见快速加减压系统可以快速、准确地进行加减压控制。

5 结论

本研究设计的高压舱快速加减压系统适用于多种高低压舱的快速加减压控制, 可通过不同的模块组合, 实现不同环境条件下多种气体的压力控制。该系统可广泛应用于医疗、科研、工业等多个领域, 通过高性能的自动系统和多气源方式控制加减压, 使调压舱中的压力在更精确的时间加压或减压到目标压力, 调压过程更符合实际情况需要, 增加了高压舱的操控性, 可提高工业生产效率和医疗安全性及科学研究的准确性。

参考文献

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[2]龚锦涵.重视饱和潜水技术的发展为海洋开发事业服务[J].中华航海医学与高气压医学杂志, 2003, 10 (1) :3-5.

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[4]HUANG Zhong-hua, LIU Shao-jun, JIN Bo.Isobaric technique based on accumulator for deep-sea microbe sampling[J].China Ocean Engineering, 2006, 20 (2) :235-242.

[5]Husnu D M, Akdemir E.Computer aided modelling of flexible forming process[J].Journal of Materials Processing Technology, 2004, 148:376-381.

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[7]陈惠平.饱和潜水中舱压和氧分压的自动控制[J].海洋技术, 1989 (3) :29-34.

[8]王文波.模拟153 m深度快速上浮脱险的医学保障研究[J].中华航海医学与高气压医学杂志, 2004, 11 (3) :129-133.

一种快速夹紧装置的设计 篇9

传统的螺纹式夹紧机构[1],以其夹紧力大、自锁性好、操作简单、制造方便、使用寿命长而广泛运用于各个领域,如G字夹和台虎钳等。但是这些传统的夹具丝杠每转1圈,钳口位置只移动1个螺距,进行大位移的夹持就必须一圈一圈的转动螺杆。工作时如果工件尺寸有较大变化,则要相应的闭合或张开工具的螺杆,这就必须反复的旋转操作手柄,不断转动丝杠来带动活动钳口前后移动,来实现工件的夹紧和放松,这样的夹持速度慢,效率低,非常费时、费力。所以快速夹紧机构应运而生。

近几十年来,出现了将车床的开合螺母机构以不同的方式运用于快速螺纹机构。这些发明是将原闭合式螺母沿轴向切开,采用半合或对合螺母机构,当螺母打开时,牙形不与螺杆啮合,从而实现快速移动。夹紧时要先闭合螺母,再移动螺杆使其夹紧。这方面做的最成功的如范朝来的“自动同步开合式”螺纹装置。该装置操作时没有附加动作,工作程序严密流畅,作用时限短,受力相对合理,已被市场广泛认同并接受,目前已成为市场主流产品。

开合螺母式快速夹紧机构正是因为有了开合螺母机构,才使得快速夹紧得以实现,这是它的一个结构突破。但它也存在一些缺陷。如开合机构复杂、受力不均匀、需要增加附加自锁装置、承受冲击载荷时锁闭困难、承受较大载荷时整体强度偏低等等。笔者针对上述夹持工具的不足,介绍一种新型快速夹紧机构。

1 结构

本快速夹紧机构[2]由手柄、凸轮杆、轴向锁片、径向锁片、螺壳、支承体组成(如图1)。凸轮杆由若干节多边形凸轮和容片槽依次叠加而成(如图2);凸轮杆上的凸轮轴向厚度略小于径向锁片(如图3)的厚度;凸轮杆上的容片槽宽度略大于轴向锁片(如图4)的厚度。手柄与凸轮杆后部联接,凸轮杆穿入轴向锁片和径向锁片的中心孔内,轴向锁片和径向锁片依次嵌入螺壳中心孔内,并通过花键与螺壳嵌为一体,螺壳旋入支承体内,使凸轮杆前部指向夹紧机构。操作手柄可使凸轮杆前后移动或正、反向旋转。

2 工作原理

凸轮杆上的多角凸轮在轴向锁片内,可轴向相对移对(如图5)。凸轮杆上的容片槽在轴向锁片内,可相对旋转(如图6)。凸轮杆上的多角凸轮旋转后在径向锁片和轴向锁片内,可驱动其旋转,不可轴向移动(如图7)。凸轮杆上的多角凸轮对准轴向锁片,可驱动其旋转或轴向相对移动(如图8)。凸轮杆上的多角凸轮嵌入轴向锁片和径向锁片叠加后形成的空间内,三者成为一体。此时径向锁片上承受凸轮杆的旋转力,轴向片上承受凸轮杆上的轴向力(如图9)。

当对工件进行夹紧操作时,先将凸轮杆上的多角凸轮对准轴向锁片孔,此状态下凸轮杆可以沿轴向直线向前推进,直至顶住工件。再正向旋转凸轮杆,如果此时各多角凸轮位于径向锁片孔内,则多角凸轮在径向锁片孔内沿正向旋转一个小于90°的角度后被限位,继续旋转凸轮杆就可以通过径向锁片带动螺壳旋转并向前移动,由于此时凸轮与轴向锁片孔错开了一定角度而使凸轮杆无法相对螺壳轴向移动,因而凸轮杆及活动夹持面随螺壳一同前移直至将工件夹紧。如果直线推进的凸轮杆顶到工件时凸轮位于轴向锁片孔内,则正向旋转凸轮杆同样可以带动螺壳旋转,旋转的螺壳相对凸轮杆向前移动,就使凸轮进入到径向锁片孔内,即进入前述的状态后,继续旋转凸轮杆,完成夹紧操作。

当需要松开工件时,只需将凸轮杆反向旋转一定角度,使凸轮杆上的多角凸轮退出与径向锁片的啮合,凸轮与轴向锁片孔对齐,这时就可以直接将凸轮杆向后直线拉移,迅速完成松开工件和打开夹紧空间的过程,以便下一次夹紧操作。

首次夹紧时,因为凸轮杆要自动对准锁片槽,所以操作手柄可能需要正转1～2圈而后锁紧。当第二次或第二次以后再夹紧同样尺寸的工件时,因锁片槽具有“记忆”功能,仅需正转半圈手柄即可锁紧工件。在任何时候松开夹紧,只需反转手柄半圈即可。

3 特点

本快速夹紧装置工作过程设计成“推进→碰触→正转→夹紧;反转→松开→后拉→脱离”的机械程序动作组,我们称之为“机械程序控制多角凸轮杆锁片自动快速啮合螺纹式夹紧机构”。它是一种螺纹式夹紧机构的变形。与现有快速夹紧机构相比由于它的螺纹部分直径放大,只需要较小的导程即可作用,有利于放大夹紧力。通常情况下,与常规机构螺距相比,导程可缩小15%～50%,夹紧力可放大15%～50%,或操纵力可减小15%～50%。夹紧和松开的时间均不大于1 s。

本装置的夹紧和定位是各自独立的,既保持了原来螺纹夹紧的特性,又增加了快速移动的功能。由螺壳的螺纹部分负责完成夹紧或松开功能;由螺壳内的锁片和多角凸轮杆完成快进或快退功能。本装置去除了开合螺母机构,装置的螺纹部分始终处于常啮合状态,承载能力大大提高。

本装置结构简化,整体刚度、强度都有提高。快速机构部分的材料主要是型钢、圆钢和钢板,取材容易,成本降低,便于热处理提高寿命。制作手段主要是数控车、冲压、拉削等适合大批量的生产方法,对设备、操作工人要求不高,便于系列化规模化生产。

4 结语

综上所述,本快速夹紧机构在夹紧工件时需先反转凸轮杆,然后向前推凸轮杆至其压上工件,再正转凸轮杆直至其锁紧。反转凸轮杆即可松开工件。

理论上讲,凡是用手动螺纹操作的工具,如台虎钳、G字夹、拉马、千斤顶等,产品均可将本快速机构移植上去,使原来的螺纹工具具有快速功能,所以该机构的用途广泛,产品开发前景广阔。

摘要：传统螺纹夹紧机构每转1圈,钳口位置只移动1个螺距,夹持速度慢,效率低。针对这些问题设计了一种全新结构的快速夹紧机构,能够完成工件的快速装夹和拆卸。该夹紧机构结构简单、受力均衡、整体刚度强度高、成本低,具有重要的实际应用价值。

关键词：夹紧装置,机构,轴向锁片,径向锁片,螺壳

参考文献

[1]温兆麟,陈新,郑德涛.三种新型的快速夹紧机构[J].机电产品开发与创新,2004(9).

轨迹快速实现机器人设计 篇10

关键词：机器人,向量叉乘,单片机控制,MATLAB绘图

现实生活中有很多轨迹的实现是人所不能或不便直接操作的,以及一些不适合人出现但需要绘图或画线的地方。在这种情况下,能够实现预定的轨迹便显得非常重要。基于这个需求,本文设计了能够根据计算机绘图快速实现轨迹绘制的机器人原理样机。该机器人预先通过MATLAB绘制要行走的轨迹线,通过DDA算法转换拟合并自动生成轨迹源程序,然后下载到单片机,控制机器人运行,修改和更换轨迹都很方便。

1 机械结构

本文的轨迹快速实现机器人结构如图1所示。机器人采用三轮支撑,可以保证结构紧凑和转弯平稳。前轮采用钢珠作为支撑,属于点接触,具有很好的运动特性。通过调节套筒的位置可以改变钢珠与车体的摩擦力大小,从而找到灵活性与精度的最佳结合点。后轮采用步进电机直接驱动车轮的形式,车轮直径为56mm,两轮中心线的距离为185mm。考虑到步进电机的工作方式为4相8拍,步距角为0.9°,由以下公式确定分辨率:

其中:L为直线长度分辨率,mm;D为后轮直径,mm;A为角度分辨率,°;Len为两后轮之间的中心距离,mm。得出机器人的直线分辨率为0.44mm,角度分辨率为0.3°。车架采用铝塑板,与钢板相比,既保证了刚度要求,又降低了重量。执行机构作为机器人的绘制机构,主要由继电器、电磁铁、导向机构、调整机构以及绘制头组成。通过调整机构可以调整绘制头的位置以及接触力的大小,从而控制绘图的清晰程度。

2 硬件设计

根据实际控制要求,主芯片采用AT89S52芯片,该芯片是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8k系统可编程Flash存储器,使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容,片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。继电器采用T73系列继电器,从而实现强弱电隔离,保证系统的稳定运行。图2为机器人硬件原理框图。

图3所示为单片机控制电路,其控制功能主要体现在下面四个方面。

(1)控制放大电路工作,从而驱动两个步进电机的运动。单片机输出的控制信号为数字信号,功率较小,不能直接驱动步进电机工作,中间需加入放大电路。本设计采用两级放大电路,经试验效果很好。

(2)控制键盘扫描,完成命令的输入。单片机中可以同时存储多种轨迹,可以实现一次下载多个程序的功能,同时设计了键盘模块来选择要绘制的轨迹。程序运行时单片机等待按键输入,当按键按下时,键盘扫描电路产生中断脉冲,进入中断服务程序,然后根据键值,确定选择绘制的轨迹。

(3)控制继电器工作,实现对电磁铁的控制。执行机构需要电压较高的电源驱动,为了达到强弱电隔离,维持系统的稳定运行,在设计过程中采用了继电器。

(4)控制蜂鸣器及LED,提示单片机状态。

3 软件设计

3.1 软件整体构架

主要实现对两个步进电机的精确控制,实现车体的前进、转弯及执行机构的启停功能。主程序功能为初始化及等待键盘扫描中断,如图4所示,中断子程序是为了响应键盘值,并执行相应子程序,实现绘图功能,如图5所示。在精度限定下,任何轨迹都可以通过直线段和圆弧段来无限逼近,本设计通过反复调用直线子程序和圆弧子程序[1],实现任意轨迹的绘制。其中直线子程序以直线分辨率为单位,圆弧子程序以角度分辨率为单位。

3.2 位置判断算法

图6所示为所要绘制的轨迹,其中HG、JI是为了使图案连续而添加的,此时执行机构并不工作,因此不记录该段轨迹。大致工作过程为:

执行机构安装在两个驱动电机的中间。机器人沿水平方向行进到A点,通过控制两个电机使机器人绕A点逆时针旋转θA,使机器人正面与AB线方向一致,控制器使执行机构工作,开始绘制轨迹。机器人沿直线行进到B点,接着使机器人绕B点按逆时针旋转θB,使机器人正面与BC线方向一致,机器人可以根据自身角度分辨率旋转任意角度。同理,直到机器人运动到E点,此时机器人调整方向,使前进方向与圆弧切线重合,然后调用圆弧子程序,根据圆弧半径和后轮距离确定两步进电机的速度比,绘制圆弧轨迹。当行进到G点时,控制系统使执行机构停止工作,然后机器人沿GH运动到H点,执行机构开始工作,绘制HI直线,完成绘制任务。机器人运动过程中车轮转向始终不变,而是通过两轮速比配合实现转向。直线子程序和圆弧子程序都是通过DDA算法转化实现。判断轨迹中相邻三点之间的位置关系是该软件设计过程中的难点。例如图6中如何提取在B点的信息保证向左转(顺机器人前进的方向看去)θB。结合MATLAB软件的特点,本设计提出了一种新颖的解决方案,通过采集点A、B、C三个点的坐标信息,确定两个向量AB和BC,通过判断向量叉乘[2]所得的三维向量的第三维度的正负判断是向右转还是向左转,通过计算两个向量的点积[2]确定旋转角度的大小,从而圆满解决了该问题。

3.3 用户使用界面软件部分设计

本部分主要实现用户所需绘制轨迹的信息采集及原始程序生成。本部分通过交互式界面获取用户所需轨迹的关键信息:点的坐标、两点之间的轨迹状态(记录和不记录)以及点的次序。然后通过后台程序实现单片机程序的自动生成。轨迹输入软件交互界面使用MATLAB开发[3],如图7所示。通过drawline输入所需的轨迹,软件自动生成轨迹源程序,然后通过keil软件编译下载程序到单片机,完成预定轨迹输入工作。此时机器人可以根据选择的程序运行。

4 应用实例

在500cm×600cm范围内绘制“HIT”字样。其实现过程如下:

首先选择画幅大小,“单位”一栏下拉列表中“米”、“分米”、“厘米”和“毫米”中选择“厘米”。在“画幅”中的“长度”一项中输入“500”,在“宽度”一项中输入“600”从而实现画幅的设定。然后绘制所需图形,根据需要绘制的图形,在交互界面中进行输入。

具体方法如下:点击“开始”按钮,然后在画图区域单击鼠标左键确定图形起始位置。接着按照实际情况,点选“实线”或者“虚线”选项,绘制相应线段。如图7所示,实线表示最终留下的图形,而虚线仅在生成程序时使用,最终并不记录轨迹。按鼠标右键结束图形输入。

最后生成单片机程序,点击“结束按钮”,关闭图形输入窗口。后台程序自动将程序写入到program.txt中,将该文件载入到keil软件中进行编译,然后下载到单片机中,将机器人放置在工作台面上绘制该轨迹清晰,效果好。

5 结语

轨迹快速实现机器人是综合了单片机技术、步进电机控制技术以及相应软件技术而设计,解决了轮式机构小角度转弯有死区,消除了步进电机正反转切换误差问题,实现了任意图形的精确绘制,为现在绘图设备的设计开发提供了设计参考,开拓了设计思路。

参考文献

[1]王忠平,田作华.基于矢量的DDA空间圆弧插补算法[J].机械设计与制造,2007(09):164-165.

[2]周长发(译).计算机图形学几何工具算法详解[M].北京:电子工业出版社,2005.

综述市政快速路规划设计的改进 篇11

关键词：市政;道路规划;问题;改进;设计;快速道路

1我国城市道路网存在的常见问题

1.1路网等级结构不合理，造成道路系统功能紊乱路网级配不合理，就会导致城市道路交通功能的紊乱。交通生成点与干路系统缺乏过渡性连接设施，城市交通集中在几条贯通性干路，不仅不利于机非分流系统的形成，也不利于不同出行距离交通的相互分离，更不利于不同类别道路系统交通功能的发挥。

1.2路网节点不畅，路段与交叉口通行能力不匹配我国传统城市道路设计缺乏交通工程理论的指导，交叉口红线、车道数与路段上完全一样。这样设计的结果，交叉口由于相交道路间的交通流要相互等待或避让而导致通行能力大打折扣。加上交叉口机动车、非机动车和行人相互干扰，交叉口的服务水平严重下降。由于路口节点不畅而导致路网整体运行效率大打折扣，同时也造成道路网资源的严重浪费。

在我国许多大城市老城区、中心区，由于受自然、人文、环境、经济等因素制约，进行道路大幅度加密及现状道路全线拓宽已不大现实，所以必须高度重视交叉口渠化改造，通过增加交叉口的车道数来弥补时间资源的损失，从而提高交叉口的通行能力。这样可以最大限度地发挥既有道路设施的潜能。

1.3城市道路横断面设计不合理，导致道路功能效率不能有效发挥道路横断面的设计，直接影响道路的通行能力和土地资源的利用。然而，长期以来我国的城市道路规划设计仅仅局限在道路工程设计，缺乏交通工程设计的理念和要求，导致城市道路规划设计尤其是横断面设计极不合理。

2城市道路规划设计与改进

2.1道路节点设计：

①道路节点功能分类。从功能角度讲，城市道路交叉口可分为四大类。第一类为快速路系统内的路径转换节点，其规划建设应保障各个流向车辆能高速、连续、顺畅地通过交叉口；第二类为进出快速路系统的集散节点，其规划建设应考虑快速路上、下匝道通行能力与临近路网的匹配；第三类为干路与干路相交的节点，其规划建设应保障“点”与“线”的通行能力匹配；第四类为支路或特殊道路交叉口，其规划建设应考虑交通管制与交通组织。

②道路交叉口规划设计原则。针对性原则：交叉口规划设计方案必须符合城市实际情况，必须充分利用现有的城市规划交通规划、交通政策研究成果。综合性原则：城市道路交叉口应根据相交道路的等级、分向流量、公共交通站点设置、交叉口周围用地性质、管线布置、防灾要求等确定交叉口的形式及其用地范围。协调性原则：干路交叉口必须进行渠化规划设计，通过增大交叉口进口道车道条数来扩大交叉口空间资源，以空间资源换取时间资源，使路口通行能力与路段通行能力相匹配。系统性原则：路口改造、立交建设必须成系统，不能孤立改造某个路口，将交通矛盾转到其它路口。

节约性原则：尽可能通过平交路口渠化来挖掘既有设施潜力，能不建立交尽量不建立交。现有平面环型交叉口应尽可能予以保留，宜采用“环交+信号灯”控制方式。立交设计应保障主流方向的交通顺畅，立交结构形式应美观、简单、充分利用地形地物，以便节约用地、节省工程投资。以人为本原则：道路应根据红线宽度来设置行人过街设施，通过交通岛绿化设置及高架桥绿色挂篮设置来形成城市新景观。远近期结合原则：道路交叉口改造近期实施方案必须考虑远期交通需求，必须研究规划设计方案的近远期过渡。近期无法进行渠化的遠期应控制交叉口用地。平战结合原则：立交建设应与城市防灾相结合。

2.2关于城市道路横断面设计城市道路横断面分配也是城市道路规划设计中的关键。城市道路横断面要素通常包括：机动车道、非机动车道、人行道、中央分隔带、机非分隔带、路缘带等。这些要素的尺寸分配要根据道路功能，综合考虑道路通行能力、交通安全、交叉口渠化、港湾公交车站设置、地上地下市政管线布设、绿化景观等因素来确定。因此，城市道路横断面设计实际上交通工程设计、道路工程设计、市政工程设计和景观绿化设计的综合体，必须把握好以下关键：①基于对通行能力、行驶速度的适应及节约土地资源的客观要求，确定机动车行驶的合理宽度；②基于对道路交通量的预测及实际管理措施的考虑，原有的车道数也需要调整；③基于车种的变化及人们不断提高的生活需要，各种车道及分隔带在断面上的分配比例需优化；④基于环保及行车、行人安全考虑，要考虑分车带、绿化带的布置形式的调整；⑤基于节约资金及土地资源的考虑，必须考虑分期建设的需要及对现状道路的合理改造；⑥考虑道路附属设施布置的客观要求变化及维修、维护需要，要考虑断面各部分的比例调整；⑦为适应各种先进的交通组织及管理要求，要考虑道路断面与路侧建筑物特性、土地利用性质、公交专用道、公交停靠站、路边停车带、道路交叉口的匹配等一系列问题。

2.3关于城市快速路规划设计城市快速路是城市道路中的最高等级的道路，是为了保证城市长距离的机动车出行者在相对可接受的时间内完成其出行目的（或过程）而建设的、能相对快速、连续（也可不完全连续）通行的道路系统。城市快速道路的设置适用于快速疏解现代大城市中大型片区间长距离、大流量机动车流或者穿越大中城市的过境车流。

所谓长距离，也即机动车出行距离至少超过5-7公里，所谓大流量，也即在高峰小时同一机动车交通走廊内，超过5-7公里的长距离单向机动车出行交通量至少要大于1000-1500辆当量小汽车/小时。一个城市是否需要快速路，要综合考虑这个城市的规模、形态、布局、机动车发展水平和综合经济实力等因素，必须慎之又慎。如果确实有必要设置快速路，则要解决好四个关键的技术问题：①快速路的选址和布局；②快速路规划的系统性和协同性（包括其自身的和与整体路网的协同性）；③快速路的标准问题；④快速路的几何形式问题等。

快速路的标准问题。快速路建设一方面其成本远远高于普通城市干道，另一方面，它对城市整体路网格局具有重大而深远影响。因此，其设计年限至少应当按30年考虑，设计规模（车道数）的确定一定要有前瞻性。这样的重大工程，既然要建，就要深谋远虑、高瞻远瞩。

参考文献：

[1]刘文胜.城市道路景观环境设计的探讨[J].井冈山学院学报，2006，9.

巧妙编程实现学生评语的快速设计 篇12

一、调查研究

学校学生人数众多,个性千差万别,班主任教师的评语也各具特色。仔细研读很多班主任教师书写的评语,除了可以看到很多个性化语句外,也可以发现很多共性化语句。例如:该生处处严于律己;该生积极要求上进;尊敬师长,团结同学;遵守制度,服从管理;有钻研精神,成绩优秀;思维敏捷,学习踏实; 积极参加各项文体活动等。对于这些共性化的评语, 我们完全可以通过开发编写程序软件,采用技术手段降低班主任教师设计编写学生评语的工作量。

二、设计思路及工作流程

(1) 将共性化评语归类并且代码化。

11:该生平时处处严于律己。12:该生平时积极要求上进。13:该生处处起模范带头作用。

21:该生对人有礼貌,关心同学。22:该生尊敬师长, 团结同学。23:该生遵守制度,服从管理。

31:有刻苦钻研精神,成绩优秀。32:思维敏捷, 学习方法得当。33:学习踏实、勤奋,基础扎实。

41:上课认真听讲,勤奋刻苦。42:学习目的明确, 态度端正。43:能较为认真地完成学习任务。

51:积极参加各项文体活动。52:注重全面发展, 身体素质好。53:认真上好每一节体育课。

(2) 设计软件界面如图1所示。

(3) 班主任根据学生特点先取出3条评语的代码, 构成6位的评语代码,不能有空格。例如:123353。考生的评语即为:该生平时处处严于律己。学习踏实、勤奋, 基础扎实。认真上好每一节体育课。班主任在第一行文本框录入代码后按回车键,软件第二行文件框将出现完整标语,并自动复制到Windows剪贴板。

(4) 班主任在其他软件中需要填写评语的位置直接粘贴评语,并在此评语基础上根据学生情况进行个性化修改。

三、编程开发

(1) 程序开发工具:DELPHI。设计所 ( 图1) 所示界面。 第一行文本框Name属性:Py Edit;第二文本框Name属性:Jg Edit。

(2) 编写Py Edit文件框的Key Press事件,用户在文本框中输入文字时触发该事件。

procedure TForm1.Py Edit1Key Press(Sender: TObject; var Key: Char);

var

I: Integer;

py: array[1..5, 1..3] of string; // 用于存储共性化评语

wz: array[1..6] of integer; // 用于存储用户输入六位代码对应的字符

s: string; // 用于存储数字代码产生的对应评语

begin

py[1, 1] := ' 该生平时处处严格要求自己。'; py[1, 2] := ' 该生平时积极要求上进。';

py[1, 3] := ' 该生处处起模范带头作用。'; py[2, 1] := ' 该生对人有礼貌,关心同学。';

py[2, 2] := ' 该生尊敬师长,团结同学。'; py[2, 3] := ' 该生遵守制度,服从管理。';

py[3, 1] := ' 各学科均衡发展,基础较好。'; py[3, 2] := ' 一丝不苟,学好每门学科。';

py[3, 3] := ' 有良好的学习习惯,成绩较好。'; py[4, 1] := ' 上课认真听讲,勤奋刻苦。';

py[4, 2] := ' 学习目的明确,态度端正。'; py[4, 3] := ' 能较为认真地完成学习任务。';

py[5, 1] := ' 积极参加各项文体活动。'; py[5, 2] := ' 注重全面发展,身体素质好。';

py[5, 3] := ' 认真上好每一节体育课。';

if key = #13 then // 当用户输入的字符为回车符时

if Length(Py Edit1.Text) <> 6 then // 如输入不是6个字符提示用户,并清除文字

(3) 程序运行如图2、图3所示。

四、运行测试