时间:2022-02-26 07:21:08
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【关键词】高速铁路 工程测量 模式
一、引言
铁路对于我国经济发展具有重要的意义,铁路是我国国民经济发展的重要基础。随着我国经济快速发展,国民的生活、工作以及社会的发展都对铁路运输事业提出了更高的要求,高速铁路应运而生。高铁是一个具有时代特点的概念,其涉及的专业方面十分广泛,高铁工程包含了先进的铁路技术、管理方式、运营方式、资金筹措等多方面的内容,是一项复杂的系统性工程。我国高速铁路的建设是保证我国交通事业发展的重要基础,也是我国运输事业发展的必然结果。现代工业化中,运输化已经成为实现经济活动的重要内容。我国经济发展迅速,铁路的运输水平已经成为了制约我国经济发展的一个重要的方面,我国铁路事业必须要提高铁路运输生产力发展的水平,加强高速铁路的深化改革,适应我国经济发展需求。
二、高速铁路工程测量精度标准的相关问题
要想提高铁路工程测量标准,就必须大力的投入资金、人力、物力、时间等多方面的资源。在测量标准的制定上,要经过大量的实验与严谨的论证,从而保证测量精度得到有效的保证。与此同时,在测量精度标准的制定上,要做好权衡,避免出现提高测量精度未能满足工程实际需求,从而造成工程的质量事故出现。我国关于高速铁路测量的相关规定中已经对于工程测量精度有所提及,相关规定对于工程测量的规定为:“高速铁路自身运行速度比较快,对于整体线路的平顺性要求较传统铁路更高,所以要提高高速铁路的工程测量精度水平”。但是,相关规定当中,并未对铁路工程测量的精度提出具体的要求,也未对具体的原因进行相应的解释。在不同的设计院进行铁路测量细则的拟定以及相关论文的撰写时,采用国际二、三等平面高程控制精度进行工程的测量,也有人考虑建立独立的控制网。相关设计院的工程测量人员对于工程测量精度控制上,存在着一定的困难。首先,从工期方面分析,控制测量量的增长直接增加了观测时间,并且造成工期项目的工期增长。与此同时,工程观测量的层级增长也会造成工程经费的大幅增长。其次,对于二三等控制网精度标准来讲,其标准是对于十几到几十公里作为长边条件,其精度难以满足高速铁路的自身测量要求。在进行高等级控制网时,经常会遇到很多问题,例如控制点不足、平差计算过于复杂、对于特殊测试上需要借助专业测量部门。最后,对于建设独立的高速铁路控制网难以得到有效的实行。独立的高铁坐标系统只适用于小范围的地区,难以在长大铁路上进行应用。独立控制网缺乏对天文、重力等方面的测量能力,难以控制大范围的线形区域的精度。另外,国家现有比例尺以及地形图都是进行统一的定位管理,铁路的独立控制网难以得到有效的应用。
三、铁路工程测量模式
铁路工程的测量模式的水平直接决定了测量工作的效率,影响了测量结果的精度。铁路工程的测量精度是工程中的重要内容,良好的测量精度可以有效的保证铁路设计、施工、运营等多个环节的工作。现有铁路测量工作的问题主要是体现在测量结果错误、测量资料处理不当等方面。要想提高工程测量精度,就必须对现有测量模式进行该技能,通过科学合理的手段,简化测量环节,提高测量工作的规范性。与此同时,提高测量内容的可控性,提高测量质量,保证工程顺利进行。工程测量人员需要制定先进的测量方式,采用先进的测量方法,对精度标准进行合理的制定,改善现有的铁路测量方式与测量流程。
现行铁路测量流程的主要内容为航测、线路等各自具有不同的国家等级控制,相对为两个独立的系统。航测通过外业与制图,提供相应的供给线路,并且作为初步设计阶段的示意图。航测与线路测量的系统不同,其测量后放到地面会存在一定的误差。系统由于既有误差,所以航测的数字化与电子化难以更换的参与实质性的设计工作当中,难以实现勘测一体化。
要想消除上述的测量误差问题,就需要建立新的测量流程,改变以往传统的测量方式。第一,要实现一次布网。对初测导线、控制点、定测交点等进行合并,并且进行五等水准的测量。对于后续的航测工作,要以此为测量控制的依据,从而消除国家等级点加密误差、初测导线误差、定测交点测量误差等误差的影响。采用一次布网的方式,可以有效的消除地形图与同名地点的系统查,降低测量程序的工作量,简化测量工作,使测量资料清晰明确,便于管理。第二,要从一次布网的控制点中进行直接的中线测设。以往的中线测量工作主要以实地测设为基准,积累了很多的定测交点测量误差。在一次布网进行中,对控制点采用先进的GPS、全站仪等设备,可以跳过定测交点与初测导线的测量。这种测量方式可以将测量误差控制在几厘米之内,并且与实测线路上的选线达到精确的吻合。采用这种理论坐标控制的测量方式,可以有效的避免长距离测量中造成的误差积累,减少转点。在测量过程中,可以随意进行切入测量,不会出现锻炼的现象。这一特点可以更换的应用在复杂工程当中。
四、结束语
我国正处于一个高速发展的阶段,高速铁路工程建设工作的开展,有力的为我国经济快速发展提供了重要的支撑。在铁路工程测量工作改革当中,工程测量人员需要采用先进的科学技术对铁路测量工作进行改进。高铁时代对于铁路测量工作的要求不断提高,铁路测量工作需要进行积极的自身变革,与铁路发展实现同步,从而为铁路工程的建设提供良好的依据。
参考文献:
[1]范谧,方红英.在线路控制网中内插高精度施工控制网的切线不变准则[J]铁道勘察.2006(03)
[2]陈新焕.铁路工程测量的发展与创新[A];2006年铁道勘测技术学术会议论文集[C];2006
关键词:高速铁路;快运物流;社会效益;经济效益
中图分类号:F530 文献标识码:A
Abstract: China have been constructing high-speed passenger railway on a large scale recently, however its economic performance does not behave well due to the expensive capital expenditure and operating expense, meanwhile express industry is rapidly developing, which causes demand exceeding supply. In this situation, the introduction of high-speed railway express may produce great social and economic benefits. This paper illustrates the social and economic necessity through the unit cost analysis and social analysis, then, combines successful cases and the high-speed railway technical condition in our country to prove its feasibility.
Key words: high-speed railway; express logistics; social benefit; economic benefit
随着我国“四纵四横”铁路快客通道和城际快客系统的实现,高速铁路网将于不久形成网络效应。高速铁路带来了巨大的社会效益。而在经济效益方面,巨额的投资成本和运营成本导致其无法在短时间内回收,如何实现高铁盈利将成为今后高铁发展中的新课题。2013年,铁道部的体制改革也将进一步催化这一问题的解决。与此同时,我国快递行业发展十分迅速,其中小件快运尤为突出,呈现供不应求的趋势。因此,结合快运和高铁的需求,本文提出利用高速铁路开展快运物流的设想。
1 基于双重效益发展高速铁路快运物流的必要性研究
1.1 基于经济效益发展高速铁路快运物流的必要性
1.1.1 增加运营收入。近几年我国投入了巨额成本建设高铁路网,而高铁客运收入无法平衡每年的折旧和利息,除了几条发达地区的线路,高铁上座率普遍达不到设计标准,这与经济发达国家高速铁路可以带来巨大经济效益的经验有很大差异。因此,新成立的铁路总公司必须创造更大的利润来弥补之前的亏损,真正走向市场化。
提高收入可以从客运和货运两方面入手,在客运方面,运营收入与票价和运载人次等因素有关,虽然调整票价可以增加收入,但是必然会带来一系列社会问题,并不利于高速铁路公司的长远发展。在货运方面,一方面,普通铁路的运能释放可以为传统铁路货运带来新的利润;另一方面,也可以通过高速铁路发展新的货运产品——高铁快运。普通铁路更适合大宗货物运输,而高铁具有更高的时效性、安全性,更适合快递快运物流产品的服务需求,两者的目标市场具有很大差异。且当今快运市场有巨大的利润空间,因此,在高铁上开展快运业务,不仅可以有效利用高铁的剩余运能,还可以增加运营收入,减少亏损。
1.1.2 单位运输成本低。本文以沪宁客运专线为例,简要计算了各种运输方式下的单位成本(见表1)。
为了简化计算过程,本了如下假设:
(1)基础设施的建设成本很难分摊,且使用年限足够长,成本能够收回,因此这里不考虑基础设施的建设成本(如车站、铁路、机场、高速公路等);
(2)不考虑融资成本,即贷款利息对运输成本的影响。
根据《中国统计年鉴》显示,2011年全国异地快递量为27.3亿件,其中上海异地快递量为2.5亿件,江苏异地快递量为3亿件,假设南京异地快递量占江苏省的20%,预计上海至南京的日快递量=2.5*3/27.3*100%*20%/365=1.5万件。
假设为了完成每日1.5万件的快递运输,预计每日卡车需来回4趟,高铁需2趟,飞机需2趟。上海至南京的距离按300km计算。
各种运输方式的单位成本d■计算公式如下:
d■=■
其中,f■——第i种运输方式的固定成本(元/年)
c■——第i种运输方式的变动成本(元/km)
n■——第i种运输方式每日需输运的次数
L——运输距离(km)
D——运输量(件)
经计算,各种运输方式下上海至南京快运单位成本如表2所示:
故当运距为300km时,航空单位成本最高,高铁略小于公路。由于高铁每公里变动成本远小于公路,因此,其单位成本递远递减,当运距增大时,高铁单位成本低的优势越来越明显;而航空的单位成本虽然也呈递远递减的趋势,但其每公里变动成本高于高铁,因此,在任何运距下,高铁的单位成本都远低于航空。
综上所述,高速铁路的单位成本比公路和航空运输低,体现其良好的经济效益。
1.2 基于社会效益发展高速铁路快运物流的必要性
除了经济效益,发展高速铁路快运物流还能够带来众多深远的社会效益,其主要表现在以下几个方面:
1.2.1 适应快运需求快速增长。我国快运物流虽然起步较晚,但近年来,随着电子商务(尤其是网络购物)的快速发展,快递需求量与日俱增。目前,国内快运市场形成了京津环渤海、长三角和珠三角三大快递区域,区域内基本上实现了次晨达或次日达,三大快运区域以公路运输为主。在国内快件运输市场中,80%是公路运输,15%是航空运输,其他形式不足5%。图1反映了我国近年快递业务量的增长趋势,快递量平均每年增长25%;图2反映出城际间快运量占整个市场的四分之三,具有巨大的市场需求空间。
目前,城际公路快运供给已趋于饱和,快运行业面临着发展瓶颈。在此情况下,发展高铁快运为解决这一难题带来了新的希望。首先,发展高速铁路快运物流能够增加快运供给量,大大满足不断增长的快运需求,实现快运市场的供需平衡;其次,公路干线快运的服务质量存在不足之处,货损、延误情况都较为严重。而高铁快运可以做到定时定点,能大大提高快运物流的准时性,改善快运服务质量。
1.2.2 促进综合交通运输发展。目前,快运物流以公路和航空为主,普通铁路货运速度慢、运输时间长,不适合快运物流。高速铁路克服了普通铁路的弊端,其运输速度快,服务质量高的特点不仅促进了铁路客运的发展,也能够与快运追求快速和便捷的特点很好的契合,在合理运距内,高速铁路比公路和航空更适合快运物流。因此,高铁、公路和航空应当发挥各自优势开展快运物流,做到分工协作、有机结合,促进综合交通运输的发展。
1.2.3 减少公路交通拥挤。我国80%的快递以公路运输为主,城际快递大多走高速公路。因此,快运需求的不断增长使公路运输的交通拥挤愈加严重,导致快运服务质量普遍较差。开展高铁快运可以吸引公路快运量,有效缓解交通拥挤对公路运输造成的压力。
1.2.4 促进低碳环保的可持续发展道路。面对巨大的快运需求,寻求一条低碳环保、可持续的发展道路是快运物流发展的重中之重。
据权威部门研究显示,民航、公路、铁路单位运输量平均能耗比约为11∶8∶1,尤其是高速铁路使用电能,不仅节约了宝贵的燃油,且碳排放量几乎为零。
同时,我国高速铁路仍处于发展阶段,客运量离达到饱和还差很远,势必会产生相当大的剩余运能,高铁快运的低碳环保还体现在能有效利用剩余运能创造更多财富。
2 发展高速铁路快运物流的可行性分析
2.1 国内外研究现状
2.1.1 国内研究现状。已经开行多年的中铁快运公司行邮、行包专列是我国铁路快运发展最具代表的两种形式。特快行邮专列的运行时速可以达到160km/h,快速行邮专列和行包专列的运行速度可以达到120km/h。目前,高铁上还没有开行类似行邮、行包这样的快运专列,但其需求确实存在,行邮、行包专列对高铁快运物流在编制开行方案方面有许多可以借鉴的经验。
2.1.2 国外研究现状。目前,高速铁路货运已成为国外铁路公司一项高利润且快速增长的业务。以法国、德国、美国为代表的一些国家早就开始利用高铁运送特快邮件和包裹。
(1)法国高速铁路货运分为TGV邮政专列和Semam200包裹列车。1984年,法国将2列TGV旅客列车抽取掉座位后运送快件和包裹等小型货物,其速度达到270km/h。Semam为国营包裹快件列车,速度为200km/h。1997年,法国在高速客运专线上开行营业性货物列车。该列车是由经过改造的G13型普通货车编组而成,每天22:00后开行。
(2)德国对速度在200km/h以上的旅客列车和货物列车分时段运行,夜间高速旅客列车运行结束30min后至次日高速旅客列车运行开始前30min为货物列车运行时段。
(3)美国曾开行Talgo XXI型摆式列车,以最高速度200km/h运送旅客的同时,设置2辆车装载特快包裹。另外,美国铁路开展了如汽车零配件、食品等限时达货运业务,成为了发展最快的运输产品。
综合国内外铁路快运的发展情况,可见高铁快运物流在货运组织模式上已较为成熟,对于我国发展高铁快运有很大启示,充分说明开展高铁快运的设想是可行的。
2.2 技术条件分析
发展高速铁路快运物流业务是否具有可行性,应当综合考虑快运列车的选择、作业站场设计配置、运输组织模式、运营安全性和信息系统保障等问题。
2.2.1 快运列车的选择。我国高速铁路列车是根据客运要求设计的,对于发展高铁快运有很大限制。根据国内外成功经验,高铁快运可以采用改造客运车厢和新建专用快运列车两种方式,且在技术上都具有可行性,但各有其优缺点。改造客运车厢成本较低,但适用性较差;新建专用快运列车能最大程度利用车厢空间,适用性较强,但初期投入的成本较高,影响经济效益。因此,对于货运列车的最终选择要考虑经济效益、适用性等因素。另外,车辆载重限制也可能影响列车的选择。
2.2.2 作业站场设计配置。目前,高速铁路的配套设施都是按照客运要求设计的,为了避免客货混行,不影响旅客出行,还需要有配套的货运设施。
为了对快件进行临时保管,方便集送和分拣货物,需要设置货物站台、仓库和装卸线等设施。货物站台便于装卸车作业;仓库用于存放和分拣快件货物;装卸线可供快运列车停靠进行装卸作业和快件集送,且与客运列车作业分离。
图3为高速铁路客运专线横列式动车段设备布置图,在此基础上,可加设快运作业线和货物站台、仓库、货棚等配置,满足快运物流列车到发、装卸作业及车辆的移动,但需尽量节省铺轨和用地。
为了满足沿线各站快件作业,可以对站房站台进行适度改造,利用客流流线空间完成快件装卸、集散、暂存等作业,而不影响客运站的正常运行和旅客出行。
2.2.3 运输组织模式。根据国内外经验,铁路货运的运输组织模式主要分为以下三种。
(1)客货同车。客货同车是指客、货车厢共存于同一列高速列车。在该模式下,客、货运输混合程度最高。美国曾经开行的Talgo XXI型摆式列车便是这一模式的代表。
(2)货车加挂。货车加挂是指旅客和货物分别在不同的列车中运输,但可联挂,也可独立运营。在该模式下,不同起点和终点的客、货列车在一段共同的线路上可以联挂运行,且货物列车可在不同旅客列车之间转换,这将使货物的装卸和运输更加便捷,且不受客运站装卸货物的限制。
(3)快运专列。快运专列和客运列车共线独立运行。在该模式下,快运专列必须与客运列车在运行图上协调一致,一般可在客运运行图中插入一班快运专列,或在夜间单独开行。目前,德国和法国的高速铁路货运采取这种模式。
三种模式的配置如图4所示。
由于我国高速列车车型为8辆或16辆固定编组,不支持列车的加挂,故在现有模式中,只有客货同车和快运专列两种模式适用于我国高铁快运,而货源需求的大小是决定采取何种模式的主要因素之一,其优缺点如表3所示。
2.2.4 运营安全性。由于高速铁路的安全性要求严格,因此对于快运货物必须要有安检措施。如今,安检已经从机场延伸到了轨道交通,可见,对于高铁快运物流来说,安检更是一个必不可少的、可行的举措。对快运列车应规定具体的货物承运范围,并禁止托运易燃、爆炸、腐蚀、有毒、放射性物品以及其他危险物品。
2.2.5 信息系统保障。完善的信息系统对于高铁快运系统运作效率起着很大的作用。信息化能够有效降低成本、提高经济效益和管理水平。缺乏高效的信息系统是传统铁路货运竞争力不够强的主要原因之一。因此,为了提升竞争力、走向市场化,建立一套高效的信息系统是高铁发展快运物流的重中之重。
3 结束语
本文提出了利用高速铁路发展快运物流的设想,并从经济效益和社会效益对其进行了必要性分析,结合了国内外成功经验与现实技术条件对其做了可行性分析。
由于我国高速铁路运行尚不成熟,所以本文在具体开行方案方面没有做出更深入的研究,期望今后有机会加深这方面的研究。
参考文献:
[1] 周怀慧. 综合运输体系下快捷货运网络系统服务水平评价指标体系研究[D]. 北京:北京交通大学(硕士学位论文),2009.
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[3] 王泽鹏. 中铁快运行邮专列和行包专列开行方案的研究[D]. 北京:北京交通大学(硕士学位论文),2008.
[4] 亢巨龙,吴云云. 国外铁路快捷货运发展及其对我国的启示[J]. 中国铁路,2008(5):63-66.
【关键词】高速铁路;无砟轨道;连续梁桥;施工技术
1 引言
随着高速铁路、客运专线、快速客货混跑铁路和城市轨道交通的建设和发展,由于环保要求和地形的限制,出现了无缝道岔全部或部分设置在大桥、特大桥和高架桥上。过去在城市轨道的高架线路上,若出线这种情况,一般在无缝道岔的前后设置伸缩调节器或采用有缝普通道岔,但对于客运专线或高速铁路,桥上铺设普通有缝道岔难以满足高速行车的要求。
2 高速铁路连续梁桥施工控制应用现状
随着计算机和一些计算软件的出现,使得桥梁结构理论分析和受力计算能力都不存在什么问题,但桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往还取决于施工技术,有些时候由于施工技术的限制而直接影响桥梁建设的发展;另一方面,桥梁施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段,为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态受力与线形的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。因此,高水平的桥梁设计必须要有高水平的桥梁施工技术来支持,同时,桥梁建设事业的发展依赖于桥梁施工技术的发展,要提高桥梁建设水平,就必须提高其施工技术水平。
随着交通事业发展需要,大量的公路需要建设,桥梁作为公路的咽喉工程,其建设任务更加艰巨。事实上,任何桥梁施工,特别是大跨径桥梁的施工,都是一个系统工程。在该系统中,设计图纸只是目标,而在为实现设计目标而必须经历的施工过程中,将受到许许多多确定和不确定因素(误差)的影响,包括设计计算、建筑材料性能、施工精度、荷载、大气温度等诸多方面在理想状态与实际状态之间的差异,施工中如何从各种受误差影响而失真的参数中找出相对真实之值,对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测,对设计目标的实现是至关重要的。
3 无砟轨道连续梁桥施工控制分析
3.1 无砟轨道连续梁桥施工控制原则
连续梁桥的施工监控工作是要对成桥目标进行有效控制,在施工的过程中逐步修正各种影响成桥目标的参数误差减小其对成桥质量的影响,以确保主桥在成桥后结构内部受力状况合理和主桥线形和外观尺寸满足设计要求。
3.1.1 受力要求:体现预应力混凝土箱型梁连续梁桥的受力特点的参数主要是箱梁的控制截面内部应力(或应力)状况。通常情况下,起控制作用的是箱梁的上、下缘正应力。它们与箱梁截面轴力和弯矩有直接的关系,但是对于预应力混凝土箱型梁连续梁桥这种结构体系而言,轴力的影响较小且变化不大,所以截面弯矩就成了箱梁施工过程中起控制作用的关键因素。
3.1.2 线形要求:线形指标主要是主梁的中线水平偏差与标高偏差,成桥后(通常是指桥梁长期变形稳定后)主梁的水平误差和标高误差要满足设计标高的要求。
3.1.3 调控手段:主要是通过在主梁的施工过程中调整立模标高来进行主梁线形的结构优化与调整,将现场的参数误差通过立模标高的调整值予以修正。在主梁悬臂施工的过程中进行立模标高调整,必须充分考虑己建梁段的主梁标高。主梁的弯矩控制截面一般选为各施工梁段的典型截面,主梁的标高控制点可布设在每一阶段施工梁段前端点附近。
3.1.4 事故预防:监控方将驻现场参与关键施工工序与工艺的施工方案的审查,并通过长期的连续观测数据分析施工主体的现状,以消除不必要的人为错误给桥梁带来的隐患。
3.2 无砟轨道连续梁桥施工控制方法与建议
3.2.1 实施全面的施工工艺及质量监控体系
对于高速铁路无砟轨道连续梁桥的施工控制,必须从施工工艺及施工质量两个角度全面实施监控,要落实专职的工艺监测人员及质量管理人员,对连续梁桥施工全程进行工艺跟踪和质量跟踪管理,在明确责任人的基础上,采用计算机仿真、试验施工法、一次施工法等多种方法对连续梁桥施工过程中的内力、应力、结构力、次应力、载荷特性等多项参数进行全面分析和掌握,进而全面监控连续梁桥的施工质量。
另一方面,施工工艺必须符合控制要求,为施工控制目标的实现提供服务。在施工控制中,需要考虑施工条件非理想化而导致的构件制作、安装等误差。施工管理的好坏直接影响到桥梁施工的质量和进度,从而使施工的状态和之前设计的不一致,影响到施工控制的准确性。
3.2.2 构建完整的施工控制系统
大跨度桥梁施工控制是一个施工测试识别修正预告施工的循环过程。为达到施工控制的最终目标,必须建立一套完善的控制系统与运行机制,以使得施工与控制之间形成良性循环。施工控制的工作,广义上讲,就是指施工控制系统的建立和正确的运作。桥梁的施工控制与桥梁的设计和施工有密切的联系。
桥梁的施工控制是与桥梁设计、施工及监理密切联系的。从信息论的观点看,桥梁的施工控制过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。通过实时测量体系和现场测试体系,可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息。借助桥梁施工控制的计算分析体系,对采集的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类结构响应数据(如变形、内力、应力)的分析,可以对施工误差做出评价,并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。在施工控制计算和误差分析中,通过对施工容许误差度指标数据体系、施工反馈数据(尤其是应力监测数据)、施工控制目标值数据的分析确立施工状态的应力预警体系。
施工控制系统需要有一套完整的、足够精确的标高、位移、应力、温度、以及其它物理量的测量手段的支持,其中应力、温度测量仪器和传感器主要由施工控制方配备和完成,而标高、位移及混凝土参数的测量主要由施工方配备和完成。施工控制系统还需要有完备的施工控制专用软件的支持,包括施工全过程模拟结构分析系统,实时监测数据库及其管理程序,施工误差评价分析及调整程序,施工控制报表处理系统等,以提高工作效率,满足实时控制的需要。
4 结语
本论文主要结合高速铁路无砟轨道连续梁桥的施工特点和施工控制原则,详细探讨了高速铁路无砟轨道连续梁桥施工控制的方法与管理建议,对于工程应用实践以及实际的高速铁路无砟轨道连续梁桥的施工控制措施应用具有明显指导意义。当然,本论文所探讨的施工控制技术与方法不能够涵盖全部的施工控制技术与方法,更多具有工程实践应用意义的施工控制方法有赖于广大工程技术人员的共同努力,才能够最终实现提高我国高速铁路无砟轨道连续梁桥施工控制技术的水平。
参考文献:
[1]顾安邦,张永水.桥梁的施工监测与控制[M].机械工业出版社,2005.
关键词:CA砂浆,干料,搅拌
1. 干料团现象
高速铁路板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆(Cement and emulsified asphalt mortar, CA 砂浆)是由乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂经特定工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆,分为CRTS(ChinaRailway Track System, 中国轨道系统)Ⅰ型和Ⅱ型两种[1, 2]。水泥乳化沥青砂浆采用灌注施工的方法,厚度为30~60mm,起支撑、调节、吸振等作用,是高速铁路系统的关键功能材料之一[3-7]。
新拌CA砂浆为具有较强流动能力、均匀分散的介稳悬浮体[8]。论文格式。其原料采用乳化沥青加干料的双组分模式,即液相原材料均添加于乳化沥青中,而固相的原料均添加于干粉砂浆中,此外,需加入一定量的水以调节砂浆的流动度。由于其含气量、分离度、工作时间等方面的要求,CA砂浆需用特定的搅拌装置并采用特定的搅拌工艺进行拌制。
CA砂浆一般的搅拌工艺为:先加入液料和水,搅拌一定时间;再加入干料;干料加完后高速搅拌一定时间;然后再慢速搅拌一定时间;再取样检测;检测合格后卸料。可笔者在施工过程中发现,施工一段时间之后,原先均匀砂浆中出现了一些小“疙瘩”,将“疙瘩”破碎后可看到灰白色未被润湿的干料,如图1所示。
图1 新拌CA砂浆中出现的干料团
未被搅散的干料团将对CA砂浆的质量产生严重影响。首先,它使砂浆实际的配合比受到影响,因为干料的局部集中将导致其他浆体中干料数量过少;另外,它将影响砂浆的力学性能,其力学的均匀性将因干料局部集中而改变,整体力学性能也将受到影响;此外,它将严重影响砂浆的体积稳定性和耐久性,未被分散的干料团在后期水化导致的体积变化将严重砂浆的体积稳定性,进而对砂浆耐久性产生影响。
2. 原因分析
由于此前并未出现过该现象,基本可以排除这是因搅拌时间不够导致的;另外,通过对原材料进行筛分和肉眼观察等,发现原材料中干料并没有因受潮而出现成团现象。在将这些因素排除后,笔者对砂浆搅拌车进行了观察,发现干料加料口粘料和搅拌机搅拌臂粘料是导致出现干料团的原因,如图2、3所示。
在图2中,干料加料口位于搅拌主机上方,当搅拌机载高速搅拌时,所飞溅起来的浆体将落至干料的加料口,并附在加料口表面。当搅拌下一盘CA砂浆,已通过计量的干粉被螺旋输送至加料口,粘在飞溅起来的CA砂浆表面,并没有完全落入搅拌主机内。随后,随着搅拌导致的振动等,部分干料才落入搅拌主机,但由于这部分干料搅拌时间不够,因此呈干料团状态。在早期,由于加料口较为洁净、平滑,口直径也较大,干料即使被粘住也很快落入搅拌主机中,但随着干料的越积越多,表面变粗糙,口直径也变小(图2),干料将很难短时间掉入搅拌机内。
在图3中,搅拌机采用三加一的叶片模式,叶片在绕搅拌中间的叶片轴转动外,还有主机的中心轴公转。论文格式。在加料时,由于叶片经过干料的加料口,部分料粘在搅拌臂上,随着搅拌臂的转动,部分干料才逐渐落入搅拌机内,而导致分散不均匀,出现干料团。同样在早期,由于搅拌臂较为洁净、平滑,且直径较小,不会出现干料团现象,但随着砂浆在搅拌上的积累与粘附,搅拌臂变粗、变粗糙,而导致了干料团现象。论文格式。
3. 防治措施
在经过干料团出现的原因进行分析后,我们对砂浆搅拌机的加料口和搅拌工艺进行了改进,有效的防止了新拌CA砂浆中干料团,如图4、5所示。
在图4中,笔者对加料口用橡皮套进行了延长,这样做有三个好处,首先,可以避免砂浆飞溅入加料口,而使加料干料结块,粘料甚至堵塞加料口(现场时有发生);另外橡皮套伸至刚好与搅拌臂保持一定的接触,这样搅拌臂转至橡皮套时,可以拍打橡皮套,而使橡皮套的粘料落下,而不是在搅拌快完成时落下;此外,当橡皮套的永久性结料至一定厚度而影响使用时,只需将其换掉即可,不耽误工期,而不像原先的加料口,当料积至一定厚度必须全部清除才能继续生产。
图5为笔者进行二次高压进水改进后的搅拌臂,从图5可看出,改进后的搅拌臂上已经看不到会灰白色的干料。所谓二次高压进水,是指开始只加入少许水进行拌合,当干料加料完成后,再次加入一定量的水(已通过计量),并以高压的形式加入,以对搅拌主机叶片等进行清洗,这样可以有效地避免搅拌臂、叶片等部位粘料,起到了较好的效果。
此外,当干料因受潮等原因出现结块时,也会出现干料团现象,但此时以上的改进措施将很难防止干料团的出现。在结块程度较轻的情况下,可考虑降低加料速率、延长搅拌时间的方法。若结块程度较严重,废料或将干料过筛,也可起到防止干料团出现的作用。但最好的办法还是应对CA砂浆的原材料进行严格的存放,并缩短干料的存放时间,以防止干料受潮。
4. 结语
CA砂浆是高速铁路的关键功能材料,其好坏关系到高速铁路的成败,尽管目前我国的研究机构和施工单位已对其有较为深入的了解,但由于其复杂性、和敏感性,对其在实际工程的应用尚不能完全掌握,因此应在应用中不断的积累经验并加以改进。
参考文献
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关键词:列车中心,高速铁路
随着我国国民经济的飞跃发展.,出行距离的远近对于旅客的影响已越来越强烈,而依靠既有铁路客货混运的运输模式来讲一是安全压力越来越严重,二是黄金周客流运输需要停货保客,给国民经济的发展造成了阻滞。而要改变这一状况,再通过既有铁路提速改造来挖潜已远不能适应旅客流动的需求,因此大规模兴建客运专线将是现在与将来一段时间我们所面临的唯一选择。免费论文参考网。而基于轮轨运输的客运专线又是最为经济安全系数最高舒适性极佳的一种高效能运输方式。郑西客运专线作为我国建成的有一条高速铁路,将会给沿线人民的出行需要提供了一条便捷高效舒适经济的新选择。在这条客运专线中,信号列控(CTCS)新技术的大力投入使用,为高速铁路动车组提供安全稳定的行车保证。
CTCS(Chinese Train Control System)中国列车运行控制系统规范,包括地面子系统和车载子系统。免费论文参考网。对车载设备而言采用的是超速防护系统(ATP);对地面设备而言,采用的是列控中心、轨旁电子单元、应答器三部分组成。超速防护系统为司机的驾驶划线,在司机超速的时候提供告警,若司机没有人为采用制动措施或者误操作,这时候由超速防护系统输出制动指令,减速或者停车,保证动车组安全运行。而列控中心控制发送正确的报文经轨旁电子单元信号放大传送给应答器,应答器发送给运行的动车组限速信息和定位信息等。CTCS是为了保证列车安全运行,并以分级形式满足不同线路运输需求的强制性技术规范。
CTCS分级:
CTCS 0级:通用机车信号+运行监控记录装置 ;CTCS 1级:面向160km/h以下的区段,在既有地面设备基础上强化改造并增加点式设备 ;CTCS 2级:面向提速干线和高速线,基于轨道传输信息的列车运行控制系统;CTCS 3级:基于无线传输信息并采用传统方式检查列车占用的列车运行控制系统 ;郑西客专采用的正是CTCS 3级。
1.列控中心主要功能
1.1系统启动。系统启动应由系统自检、与外部系统按一定顺序建立通信两个过程组成。
1.2速值以及联锁进路状态等信息,应能够正确选择所存储的报文。选择报文时应考虑下列错误,并采取相应的防护措施:报文寻址错误; 报文内容传输错误; 报文内容存储错误。
1.3轨道电路编码。对于站内轨道区段,列控中心应根据本进路及前方进路状态,按照轨道电路信息编码逻辑,生成对应各个轨道区段的信息码。区段解锁后恢复发送检测码。免费论文参考网。对于无岔站根据进路状态发送相应的信息码。对于区间轨道区段,列控中心应根据前方轨道区段占用状态以及前方车站接车进路开通情况,按照轨道电路信息编码逻辑,生成信息码。通过站间安全信息传输获得邻站(或区间中继站)所辖相关区段的状态以及其他编码所需的信息,实现闭塞分区编码逻辑的连续。
1.4轨道电路发送方向控制。各轨道区段均设置用于改变发送端、接收端发码方向的方向切换继电器(FQJ)。列控中心根据区间运行方向和站内进路状态,分别驱动区间轨道和站内轨道方向切换继电器,控制轨道电路发码方向。
1.5区间轨道区段状态判断。控中心应具有区间轨道区段状态判断功能,采用独立的软件模块。通过采集轨道区段状态,按¡占用出清顺序检查¡的逻辑实现对轨道区段正常占用、故障占用、分路不良的判断并采取相应防护。
1.6区间运行方向与闭塞 应符合故障¡安全的原则,保证相邻车站不处于敌对运行方向本站列控中心在确认整个区间空闲及对方站未建立发车进路时,方能改变区间运行方向。改变运行方向应由原处于接车状态的车站办理,随发车进路的办理而自动改变运行方向。应防止当区间轨道电路分路不良时,错误改变运行方向。
1.7区间信号机点灯控制。列控中心根据轨道区段的正常占用、故障占用、分路不良状态以及进、出站信号机状态,驱动区间通过信号机点灯LJ、UJ、HJ 继电器,通过信号机的显示与轨道电路低频信息码的关系应符合TB3060 及有关规定的要求。
1.8站间安全信息传输。列控中心与相邻列控中心间的安全信息传输通道完成线路分界处的信息(如闭塞分区状态、低频、信号机状态)、灾害防护、线路改方信息、闭塞分区状态和低频等信息传输。
列控中心向其他设备传递安全信息,信息编码和传输设计应符合引用《封闭式传输系统中安全通信要求》的相关要求;对于传输安全信息的通道应冗余配置,单通道故障时应能自动倒机,并不应导致系统间信息传输错误;采用统一的通信接口协议,能够实现与不同型号的计算机联锁、CTC系统以及列控中心之间互连互通;监视各通道的通信状态。列控系统与其它系统之间的接口有以下几种:
1.8.1与CTC系统接口(P口)
列控系统接收CTC系统的信息:临时限速命令:包含命令号、列控中心编号、线路号、起始/终点公里标、限速值等信息;时钟同步校对信息(CTC提供时钟);进路信息(用于无岔站)。列控系统发送CTC系统的信息:临时限速状态信息,设置失败信息;列控中心运行状态信息:列控中心编号、主备状态、通信端口状态、线路临时限速状态、LEU 端口状态、中继站列控中心相应状态 ;区间方向及闭塞状态;区间轨道区段占用/空闲信息;区间信号机状态信息。
1.8.2与车站联锁系统接口(Q口)
列控中心应和计算机联锁在逻辑运算层间建立安全信息传输通道,直接交换四类信息:进路锁闭信息、区间闭塞信息、区间轨道占用信息、部分站联条件信息;应从车站联锁系统实时接收列车进路信息、区间改变方向请求信息、站内区段锁闭信息;应实时向车站联锁系统发送允许向区间发车信息、部分站联条件信息;
1.8.3与集中监测站机接口(R口)
向集中监测站机发送的信息:车站列控中心运行状态和各通道通信状态;临时限速命令、临时限速状态、临时限速设置异常信息;发送给LEU的应答器报文特征字;所接收到的LEU状态监测信息;轨道电路状态信息;区间运行方向的状态信息、向区间发车的请求信息、允许向区间发车信息、改方向执行情况信息以及辅助改方操作记录;站内轨道电路方向控制状态信息。
1.8.4与LEU接口(S口)
LEU运行状态信息;应实时将应答器报文发送给相应的LEU;应采用安全接口协议,具备时间戳检查、接收和发送地址检查、双通道校验计算、滑动窗口接收等多种防护手段;实现正线LEU冗余配置。
1.8.5与轨道电路接口(T 口)
应采用安全通信接口协议;应从轨道电路实时接收轨道区段状态信息; 应实时向轨道电路发送载频信息、低频信息、轨道电路分路不良状态信息。
1.8.6与相邻列控中心接口(U口)
区间中继站轨道电路状态、信号机点灯状态信息;区间方向切换继电器同步状态信息 ;区间闭塞和方向条件信息;相邻车站和区间中继站临时限速信息;区间中继站列控中心运行状态信息;车站联锁所需要的信息;编码所需要的信息。
1.8.7与继电电路接口(V口)
①方向切换继电器(FQJ)。列控中心根据联锁系统提供的进路信息确定每个区段的行车方向,由列控中心控制各个区段的方向切换继电器;②站内轨道继电器。对于保留轨道继电器的区段,列控中心通过采集轨道继电器得到轨道区段的当前状态,并作为编码的依据。
车站列控中心系统能满足新建客运专线ATP车载设备对地面控制信息的需要,应用于客运专线的基于安全计算机的信号设备,满足与其它信号设备安全性信息交互的要求和高速铁路运行安全的需要。
2.结束语
通过投入应用国产的高速动车组,采用中国列车控制系统等先进的设备,客专线已具备开行高速列车的条件。同时,结合客专线的线路特征,经由地区及其它特点,郑西客专线每日开行7对14个车次的高速动车组,最高时速达394.2km/h成为世界上最快的运营性高速铁路,最大年输送能力8340万人,其中近期约3700万人。郑西高铁作为徐兰(徐州-兰州)客运专线的一部分,全线贯通后将方便两亿多人口的出行。然而,仅郑西段就有近一亿人口,它的开通运行,对于后期打通徐兰客运专线起着至关重要的作用。高速铁路的不断投入开通对我国人民群众的出行带来便利。
参考文献:
[1]郑西高铁技术信息汇编.
前不久,国务院正式批准《国家公路网规划(2013-2030)》,其中包括了两条大陆连接台湾的两岸高速公路。一是福州经平潭到台北的高速公路;一是厦门经金门到高雄的高速公路。此前,中央政府已将建设京台高速公路与铁路列入全国公路规划方案。实现海峡两岸高速公路或高速铁路建设,最重要的是要建设海峡两岸海底隧道。
随着海峡两岸关系的改善与发展,近年来有关建设台湾海峡隧道的讨论不断增多。依目前形势看,兴建台湾海峡隧道与建设连接海峡两岸的高速公路或铁路,面临许多障碍,尤其是政治方面的障碍,但长期观察,建设连接海峡两岸的海峡隧道与高速公路并非不可能。终有一天,建设海峡两岸海底隧道将会成为两岸共识,若能在未来实现,届时阻隔两岸的台湾海峡将天险变通途。
中华民族新梦想
20世纪以来,随着科学技术的发展,全球海底隧道建设在全球范围内迅速展开,尤其连接英国与法国的英吉利海峡隧道于1995年建成,大大缩短了英国与欧洲的距离,加快、加深了英伦半岛与欧洲的经济社会融合。
海峡两岸尽管分割、分治上百年,中间只有短短的数年统一时间(1945年台湾回归中国到1949年败退台湾),但实现海峡两岸统一与民族富强一直是中华儿女的共同梦想。在漫长的历史进程中,就不断有人提出建设台湾海峡隧道的设想。据台湾媒体报道,1948年夏天,台湾大学生提出建设台湾海峡隧道的提议,希望将台湾与大陆连接起来。到了上世纪60年代,大陆也有人提出要修建连接台湾的海峡隧道建议。在海峡两岸特殊的历史大背景下,这种偶尔的提议与设想很难受到关注,自然不会引起足够大的反响。
然而,在新的历史条件下,在海峡两岸关系发生重大变化的背景下,建设台湾海峡隧道的设想再次被提议,而且逐步引起海峡两岸的反响与关注。
1996年,清华大学21世纪发展研究院教授、著名工程专家吴之名远赴欧洲考察于1995年建成的英吉利海峡隧道工程。随后,他发表了《英吉利海峡隧道工程的经验教训和台湾海峡隧道的构想》一文,很快引起海峡两岸学者与媒体的热烈回应。随后,台湾海峡隧道论证中心应运而生,各种关于台湾海峡隧道的研讨会相继召开,其中福建省就举办了多次“台湾海峡通道工程学术研讨会”,探讨台湾海峡隧道的相关论文相继发表,建设台湾海峡隧道成为两岸关系发展中的一个重大工程议题。
三种海底隧道方案
经过海峡两岸专家长达十多年的研究论证,初步确定了三条可行的海底隧道方案:北线为福建平潭到台湾新竹;中线为福建莆田到台湾苗栗;南线为福建厦门到台湾嘉义。在上述三种方案中,专家更倾向地质条件稳定、距离最短的北线方案。
北线海底隧道由福建福清经平潭岛到新竹市,采用桥梁与隧道相连接的方式,总长144公里。其中,福清半岛小山东岛到平潭岛娘宫段为跨海大桥,平潭到新竹为海底隧道,其中隧道海底部分长125公里,陆地段长19公里。专家评估认为,北部隧道经过地区海底地质结构稳定,未发现断裂带,也未曾发生过7级以上的强烈地震,现今地震流动属中性,频度较低,平均水深为60米左右。尤其是这一隧道两端分别与省会城市福州与台北市较近,较具经济效益。中线起于福建莆田笏石,经南日岛至苗栗,全长128公里,位于福建与台湾中部地区。地质条件相对较差,水深超过70米,不如北部线路理想。南线福建厦门经金门、澎湖岛至台湾嘉义海滨,跨海总长207公里,其中海下174公里。可将福建厦门、金门、澎湖与台湾本岛连成一线,有着特别的经济意义,但地质条件复杂,线路最长,投资最大。
上述三条台湾海峡通道建设的建议,若能在未来实现,也就意味着国务院提出的海峡两岸高速公路的实现。这是海峡两岸共同期待的台湾海峡通道发展远景。
如果投资兴建台湾海峡海底隧道,造价巨大。英吉利海峡隧道全长53公里,只有台湾海峡隧道最短距离约150公里的三分之一。按目前世界海底隧道造价每公里27亿元人民币计算,未来可能会增加到每公里50亿元,台湾海峡隧道直接造成约需7500亿元人民币(也有专家预计为4000亿至5000亿元),加上其他经费预算,估计总造价会超过1万亿元人民币。
就海峡两岸经济实力而言,由海峡两岸共同负担兴建,通过政府、民间等多方筹集资金并不困难。尽管投资总额巨大,但每年的平均投资额则相对较小,两岸分摊就更容易一些。海峡隧道建成后,其经济效益与社会效益是非常巨大的。建成后,海峡两岸之间的时空距离大大缩短,人员、货物、车辆往来将会十分频繁,仅一年间人员往来估计会超过数千万人次,真正实现海峡两岸货畅其流,物尽其利,人尽其便的目标。尤其是兴建过程,可能持续十多年,需要大量的资金、物力、原料、技术与人力的投入,对台湾基础建设工程与整体经济的拉动是非常巨大的,可让台湾经济年平均增长至少增加1.5个百分点。
海峡两岸海上通道的打通,不仅加快两岸经济一体化与社会一体的发展,而且有利于两岸政治融合,在客观上可有效遏制“”分裂活动,对两岸的和平统一与中华民族的复兴具有重大的战略意义。
两岸高速公路规划
在现阶段,兴建台湾海峡隧道仍是一个较为敏感的话题,中央政府对此表态尽管十分谨慎,但仍透露出较为积极的态度。1996年4月,大陆方面曾明确表示,“对于建设跨越台湾海峡的桥梁或隧道工程,在具备充分的可行性前提下,会考虑实施建设问题”。
目前大陆已将海峡两岸交通网络建设纳入全国公路交通网规划方案之中。2004年,国务院审议通过的《国家高速公路网规划》,提出北京到台湾的高速公路建设规划,代号G3,简称京台高速,起点为北京,途经天津、河北、山东、江苏、安徽、福建,终点为台北,全长达2030公里,全封闭,全立交。2008年3月,铁道部与福建省政府在京签署了《关于推进海峡西岸经济区新一轮铁路建设的会议纪录》,其中包括了京台、昆台(昆明一台湾)两条高速铁路建设计划;福建规划2010年起再建1200公里铁路,其中包括京台高速铁路建设,计划以海底隧道方式厦门入海,抵达台湾。
2009年3月两会期间,原铁道部负责人在两会上表示希望修建大陆至台湾的铁路,再次引起关注。据悉,这是大陆方面推动的“369海峡铁路网”中的两条线路,即“北京-合肥-福州-台北”铁路和“昆明-漳州-厦门-高雄”铁路。这两条铁路均为电气化双线铁路,时速为200至300公里的快速铁路。预计“369海峡铁路网”在2015年完成,届时总里程将达到6000公里,总投资3500亿元人民币。2008年9月,京台高速铁路的北京至福州段已经开始建设,建成后未来将考虑选择海底隧道的方式,让火车抵达台湾。
台湾海峡隧道的建设尽管受到两岸民间的热烈讨论,大陆也有明确的表态甚至政策上的规划,但要建设连接海峡两岸的海底隧道,需要台湾方面有明确的意向,需要海峡两岸的共同协商,共同努力,才能够完成。
在目前岛内蓝绿对立的政治结构下,台湾海峡隧道仍属十分重大而敏感的议题,岛内很难达成共识。同时,在现阶段海峡两岸关系现状下,重新上台执政的当局,对兴建台湾海峡隧道也没有迫切性,也不愿就这一可能引起政争的议题进行规划。
对于大陆方面的海峡铁路与海底隧道的规划,台湾方面非常低调。2009年3月初,台“行政院”官员表示,对大陆提出修建跨海铁路的建议“毫无所悉,也无评论”。台湾方面表示,如此浩大的工程,势必有更多政治、安全甚至“国防”方面的考虑,短期内不会考虑,也不会讨论。现在不讨论,不等于未来不讨论。随着海峡两岸关系发展形势的变化与两岸交往的增多与更加密切,不排除条件成熟时,两岸就此展开协商与讨论,甚至达成兴建共识。
率先启动金厦跨海大桥建设
海峡隧道建设或京台高速铁路、昆台铁路建设或福州一台北、厦门一高雄高速公路建设,其中福建沿海地区与金门的跨海大桥建设是实现海峡海底隧道的重大工程之一。
金厦大桥是由金门县政府率先提出的政策主张。金门县政府认为金门与厦门有着广泛的经济往来,但交通不便,为促进两地经济合作尤其是振兴金门经济,提出三套方案建设金厦大桥:一是由金门县五龙山经福建角屿、小嶝岛、衔接到大嶝岛,全长10.3公里,预计工程投资经费为112亿元新台币;二是由金门五龙山直接连接大嶝岛,全长8.6公里,预计投资经费101亿元新台币;三是由五龙山衔接泉州市莲河地区,全长11.4公里,预计投资经费132亿元新台币。大桥建成后,金门可直接开车到厦门,较目前“小三通”70分钟时间的船程可节省一半时间。
对金门与厦门的经济连接一直持正面的态度。在参加大选时就肯定兴建金厦大桥的构想。2009年春节,在一次酒会上表示,为何还没有看到“行政院经建会”提出金厦大桥的评估计划,并指示“经建会”应加速研究连接金门与厦门的金嶝大桥,尽快提出评估报告。他强调如果兴建金厦大桥,可以吸引很多观光客,对两岸和平发展也有重要意义。
【关键词】通信基站;高铁通信机械室;防雷地网;保护
1.雷电的基本知识
1.1雷电的形成
雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云(雷云)中,因此常伴有强烈的阵风和暴雨,有时还伴有冰雹和龙卷。积雨云顶部一般较高,可达20公里,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空气对流等过程,使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂,但总体而言,云的上部以正电荷为主,下部以负电荷为主。因此,云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后,就会产生放电,这就是我们常见的闪电现象。
雷云的产生必须具有以下三个基本条件:
a.空气中应有足够的水蒸气。
b.有使潮湿的空气能够开始上升并开始凝结为水珠的气象条件或地形条件。
c.使气流能强烈持续上升的物理条件。
雷云是在某些适当气象和地理条件下,由强大的潮热气流不断上升进入稀薄大气冷凝的结果。
大多数雷电发电发生在云间或云内,只有小部分是对地发生的。在对地的雷电放电中,雷电的极性是指雷云下行到地的电荷的极性。根据放电电荷量进行的多次统计,90%左右的雷是负极性的。
1.2雷电的参数
1.2.1雷电流幅值的积累概率
雷电流幅值与雷云中电荷多少有关,也与主放电形成过程有关,是一个随机变量,他与雷电活动的频繁程度相关。
1.2.2雷电通道的波阻抗Z
对雷电的研究,特别是雷电防护的研究,主要关心的是主放电通道的波阻抗。在主放电时,雷电通道每米的电容和电感取C=14.2PF/m,L=1.84uH/m,算出雷电通道波阻抗Z=■=359(欧姆)。波速v=1/■=0.65C(C为光速)
注:C、L的估算值是以圆柱长导体为模型。
2.铁路通信机房及通信基站防雷设计
随着铁路建设的快速发展,铁路客运专线运营里程不断增加,目前我国投入运营的高速铁路已达到7055公里,我国高速铁路运营里程居世界第一位,正在建设之中的高速铁路有1万多公里。而CTCS-2及CTCS-3的运用,全线通信基站及通信机房不断增加。仅以沪杭客运专线为例,沪杭高铁由上海虹桥至杭州东站(杭州东站目前在建所以临时引入杭州站)全长153.5公里,正线2条,全程高架无隧道。沿线设7个车站、3个线路所、3个中继站和45个基站。如此高密度的机房和基站对其防雷提出了新的要求。
2.1通信基站的综合防雷设计
2.1.1基站简介
目前铁路沿线使用的基站分为两种类型,塔下基站和杆塔基站,而铁路基站一般都建于郊外等空旷地区,地处雷暴强度较强、雷暴日较多,遭遇雷击事故概率较大。而且基站内高集成高精密度设备对雷电的敏感度较强。雷击事故成上升趋势,据不完全统计,近年来遭遇雷击的基站占到了总基站数的10%。影响了铁路通信及运输安全。
2.1.2基站防雷措施存在的问题
通过对通信基站的防雷设施检测.根据调查及用现实情况,经过多方面的调研。基站防雷措施通常存在以下问题。
(1)基站铁塔上的避雷针与通信天线的垂直、水平距离太近,没有按照滚球法计算,接闪过程中,天馈线的电磁感应电压过高,损坏通信设备,铁塔顶端至底端的过渡电阻I>0.03 欧姆,避雷针的接地电阻过大,不利于雷电流的泄流。
(2)基站天线铁塔地网和机房地网没有形成联合接地。独立铁塔旁的机房或铁塔下面的机房通信设备接地不规范,通信设备接地线从塔脚引入,没有从地网处引入,存在地电位反击。
(3)基站供电线路一般是采用架空引入,电力电缆金属护套或钢管两端没有就近可靠接地。配电屏中性线进站后重复接地,室内接地排与室外接地排没有分开设计,没有安装适合的电涌保护器SPD,防止雷电波侵入。
(4)基站铁塔高度≥60m.天馈线中间和进入机房前都没有接地。馈线与通信机端口未设置馈线SPD。光纤架空敷设,光纤内加强芯、光端机及通信设备未作接地处理,使光端机和设备损坏。
2.2通信机房防雷设计
通信机房的防雷主要通过屋顶避雷网、避雷带和引下线、接地系统和机房屏蔽四块来实现。
2.2.1作用
导流、屏蔽。
2.2.2材料
采用40mm×4mm热镀锌扁钢或不小于Φ8mm热镀锌圆钢,引下线与分线盘(柜)之间的距离不小于5m。引下线下端采用?准50mm的绝缘管将引下线套起,防止雷击时,造成人员接触电击事故。绝缘管下端距地面距离30~50mm,绝缘管高度大于1.8m。
2.2.3设置
沿通信楼屋顶四周均匀设置4根以上,上端与避雷带焊接连通,中间用膨胀螺栓固定在墙面上,引下线与墙面距离15mm。下端与地网焊接。引下线下端采用?准50mm的绝缘管将引下线套起,防止雷击时,造成人员接触电击事故。绝缘管下端距地面距离30~50mm,绝缘管高度大于1.8m。
2.2.4工艺要求
所有扁钢搭接处三面焊接,焊接长度必须大于宽边的2倍。焊点平滑无毛刺,并做防腐处理,防腐层应在焊点四周延伸20-25mm,焊接处不得出现急弯(弯角不小于R90°),引下线与分线盘(柜)之间的距离不小于5m。与其它电气线路距离大于1m。引下线的固定卡钉布置应均匀牢固,间距宜小于2m。
2.3接地系统
2.3.1接地系统
通信设备应设安全地线、屏蔽地线和防雷地线。通信设备的机架(柜)、控制台、箱盒、梯子等应设安全地线,交流电力牵引区段的电缆金属护套应设屏蔽地线,防雷保安器应设防雷地线,安装防静电地板的机房应设防静电地线,微电子设备需要时可设置逻辑地线。上述地线均由共用接地系统的地网引出。
2.3.2地网
由各接地体、建筑物四周的环形接地装置、基础钢筋构成的接地体相互连接构成。
【参考文献】
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