時間:2023-04-21 18:22:09
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1物價上漲
編制可行性研究估算時,參考同期在建的其他軌道交通線路的各項指標確定投資額,編制初步設計概算時,根據確定的編制期的人工、材料、設備價格及相應取費標準通過計算確定投資額。2個設計階段本身存在時間差,在物價水平上存在著一定的差距。這種差距引起費用上的差別在編制估算時是體現不出來的。目前,編制估算的主要依據是建設部印發的《市政工程投資估算編制辦法》(建標[2007]164號),編制概算的主要依據是建設部印發的《城市軌道交通工程概預算編制辦法》(建標[2006]279號)。根據2個編制辦法的規定,預備費均包括基本預備費和價差預備費2項費用,其中價差預備費是指項目建設期間由于價格可能發生上漲而預留的費用。估算中的價差預備費的具體含義為估算編制期年度到項目建設竣工的整個期限內,由于物價上漲引起的投資變化需要預留的費用;概算中的價差預備費為概算編制期年度到項目建設竣工的整個期限內,由于物價上漲引起的投資變化需要預留的費用。通過以上分析可以看出,可行性研究估算和初步設計概算2個階段期間的物價上漲引起的費用應該包含在估算的價差預備費中。根據《國家計委關于加強對基本建設大中型項目概算中“價差預備費”管理有關問題的通知》(計投資[1999]1340號)規定,自本通知之日起,編制和核定基本建設大中型項目初步設計概算時,投資價格指數按零計算。今后,我委將根據物價變動形勢,適時調整和投資價格指數。截止目前,國家有關部門仍未價格上漲指數。所以,目前編制城市軌道交通工程可行性研究估算和初步設計概算時,價差預備費均按零計。1999年國家計委的價差預備費上漲指數為零的背景是基于“物價趨于平穩,實際投資價格指數逐年下降”的趨勢。而近幾年來,物價上漲嚴重,由此引起的投資變化明顯增加。所以,啟動價差預備費的計算是當前適應市場行情、合理確定工程投資應采取的必要措施。另外,在未計列價差預備費的情況下,編制估算時應適當考慮物價上漲因素,合理確定各項指標。
2設計方案變化或深化
初步設計較可行性研究階段方案變化或深化的內容,主要是車站建筑面積增加、施工方法發生變化、軌道減振段數量調整、車輛段房屋面積增加、新增一些系統和設備等。設計方案變化的主要原因是規劃的調整、工程周邊環境變化及為提高設計標準、服務水平增加新的系統。設計方案深化造成投資變化主要體現在主變電站、運營控制中心及車輛段基地等方面。可行性研究階段沒有具體設計方案,粗略地估算投資;初步設計階段主變電站進行專項設計,根據工程數量編制概算,由此產生投資變化;運營控制中心和車輛段基地由于涉及到資源共享問題,在前期規劃中如果沒有完整的設計方案,后續設計階段發生方案變化也容易引起投資變化。如天津地鐵2號線李明莊車輛段,初步設計文件經審查后,方案發生重大變化,由原承擔地鐵2、3號線(廠)架修任務調整為承擔地鐵2、3、5、8號線4條線路配屬車輛的(廠)架修任務,方案調整后概算比原批復概算增加了近2.4億元。
3前期費用增加
前期費用增加是造成目前各工程項目概算超估算的一個普遍原因,有客觀原因,也有主觀原因。主觀原因是可行性研究報告上報時為了保證順利批復,人為壓低投資。客觀原因,一是征地拆遷單價和數量在2個設計階段發生了變化;二是管線遷改費用在可行性研究時難以準確確定工程數量,特別是涉及到110kV或220kV高壓線路時,沒有制定具體遷改方案,到初步設計階段明確遷改方案后,費用差別較大。如北京地鐵大興線遇到的高壓線路升塔改造費用,可行性研究估算2.3億元,初步設計階段委托電力部門完成設計后,概算額為4.5億元,增加2.2億元。
控制造價可采取的措施
有效控制城市軌道交通工程造價需做好2個方面的工作,一是提高可行性研究階段投資估算的編制質量,二是深化初步設計階段的概算編制。
1提高可行性研究階段投資估算的編制質量
1)做好城市軌道交通線網規劃
城市軌道交通工程建設,必須結合城市總體規劃,對城市軌道交通線網做好近、遠期規劃。在規劃線網的基礎上,對批準立項建設的具體軌道交通線路走向、車站分布等進行勘察設計,避免在沒有線網規劃的情況下,匆忙開展新線建設。
2)采用適宜的建設和技術標準,控制工程建設規模
(1)做好客流預測是開展軌道交通工程設計的基礎,設計中通常采用“四階段法”進行客流預測。該預測方法雖然理論上較為成熟,但針對具體項目預測的客流量,還應結合軌道交通線網規劃建設情況進行合理修正,使預測的客流量基本接近實際,便于確定宜采用的建設和技術標準,在滿足近、遠期發展要求的條件下,合理確定建設規模,有效控制工程投資。(2)根據線網規劃,針對具體項目線路走向、宜采用的技術標準、環境和地質條件確定線路敷設方式,車站結構形式和規模,做到性價比最優。
3)統籌車輛段布置,注重主變電站和運營控制中心資源共享
根據軌道交通線路運營要求,大于20km的線路需要設置車輛段和停車場,但如果每條線路都設置1處車輛段和停車場,明顯造成浪費。所以,要根據線網規劃,綜合考慮車輛段和停車場的設置位置和規模、檢修設備的配備,達到資源共享。如上海市地鐵線路,根據線網規劃和資源共享的原則,13條地鐵線路僅設6座車輛段和相關停車場(已建4座)。
4)深化影響投資比重較大的工作內容深度
電力外線、主變電站、管線遷改、人防設施等,在可行性研究階段應經過現場勘察確定主要方案,避免到初步設計階段方案發生重大變化,出現投資失控現象。
5)合理編制工程投資估算。
可行性研究投資估算是初步設計階段概算控制的目標。因此,應深化可行性研究階段工作深度,經過現場勘察、比選,提出可采用的幾種設計方案,通過方案論證和優化確定最優方案。據此編制投資估算,力求準確,并要考慮后續階段影響投資變化的各種主要因素。
2深化初步設計階段概算編制
1)提高可研批復方案的執行力
依據線網規劃完成的可行性研究方案批復后,初步設計階段不得隨意改變,特別是建設和技術標準、工程規模、線路敷設方式、車輛編組、設備選型等。隨著形勢和環境條件的變化,有些方案確需改變的,應通過方案論證后報原審批部門批準。
2)注重前期工程投資控制
前期工程主要包括征地拆遷、管線改移、道路恢復等,其費用是初步設計階段概算控制的重點和難點。建議業主(建設單位)委托有經驗的設計單位進行專項設計,在進一步深化設計方案的基礎上,確保前期工程的可實施性,避免投資失控。
3)推行標準化設計
城市軌道交通工程建設經過十幾年的發展,已逐步形成軌道交通設計標準體系,完善了工程建設規程規范和設計標準圖。所以,推行標準化設計可以縮短設計周期,加快工程建設進度。同時也可降低相關費用。
4)按專業分劈投資,開展限額設計
2降水參數計算
根據蘭州軌道交通1號線一期工程試驗段迎門灘站降水施工經驗及降水效果,結合勘察單位提供的奧體中心站水文地質報告,對奧體中心站基坑降水進行了設計。
2.1試驗段迎門灘站降水蘭州軌道交通1號線一期工程試驗段世迎門灘站在基坑東部開挖前25d啟動降水設備,降水井間距8.0m,降水井深度27.5m,成井直徑550mm~600mm,井管直徑325mm,降水井內安置26m揚程,3kW潛水泵進行抽水,水泵下置深度為-23.0m,降水初期井內水位下降較快,靜水位在-13.0m,抽水當天水位下降至-16.0m,降水3d后水位降至-17.0m~-18.0m,降水周期達到20d時,地下水位下降至19.5m~20.0m,后續水位基本保持在20.0m,無下降趨勢,后因基坑開挖深度加深,局部降水井將井內潛水泵下調至-25.0m,水位陸續下降至21.5m~22.0m,據此判斷該水位能滿足奧體中心站基坑基礎的施工要求。
2.2奧體中心站地下水情況本工程地下水位埋深2.76m~5.32m,含水層為卵石層,含水層厚度大于200.0m。為了確保基坑施工中,水位低于基坑底1.0m以下,水位降深在端頭井約為17m,標準段約為15.8m。采用基坑外管井井點降水措施完成該工程降水任務。根據前期施工自打井情況,該場地地下靜止水位約-12.5m。
2.3降水設計計算參數依據場地工程地質和水文地質條件,選定以下參數作為計算依據:1)地下水為階地孔隙潛水,引用含水層厚度H0=25.0m;2)基坑為條狀,長L''''=216.95m,寬B=21.8m;3)水位降深S=16.3m;4)含水層滲透系數K=58m/d。
2.4降水井設計計算1)降水井深度計算。降水井深度(HW)按下式計算:HW=HW1+HW2+HW3+HW4+HW5+HW6。場地地面有一定起伏,基坑開挖深度由西至東逐漸加深,基坑深度為19.8m~22.8m。每節井管長度為2.5m,故降水井深度根據場地高程及井管長度計算綜合確定為2個深度:30m,35.0m。其中,HW為降水井深度,m;HW1為基坑深度,m,取19.8m,22.8m;HW2為降水水位距基坑底的距離,m,取1m;HW3為iR0,i為水力坡度,在降水井分布范圍內宜為1/10~1/15,R0為降水井分布范圍內等效半徑或者降水井間排距的1/2,取0.5m;HW4為降水期間的地下水位變幅,m,取1m;HW5為降水過濾器工作長度,m,取7.5m(含HW4);HW6為沉砂管長度,m,取1m。2)基坑涌水量(Q)。條狀基坑潛水含水層流向基坑的涌水量按下列公式計算:Q=KL''''(2H0-S)SR+1.366K(2H0-S)SlgR-lgB()2=21162.7m3/d。其中,R為降水影響半徑,R=2S√KH0=1241.4m;K為滲透系數,取58m/d;L''''為基坑長度,取216.95m;B為基坑寬度,取21.8m;S為設計水位降深,取S=16.3m。3)單井最大涌水量(q)。q=120πrsL3。其中,q為單井出水量,m3/d;rs為過濾器半徑,m,本工程取0.3m;L為過濾器進水部分長度,本工程取6m。根據計算單井出水量取值為540m3。4)井點數(n)。n=1.1Q/q≈40(眼)。本工程基坑降水井共設置40口,降水井間距在標準段位15m,端頭井為10m~11m。
2.5降水井布置1)降水井井位布置。針對奧體中心站距黃河近、施工時處于夏季及蘭州地區水泵種類等因素綜合考慮,降水井共設置40眼,距主體結構圍護樁外緣布設,降水井中心距圍護樁外緣3m,井深為30m,35m,車站標準段降水井井深30m,端頭井降水井井深35m,降水井間距約為10.0m~11.0m。2)降水井結構。降水井直徑設置為0.8m,井深30m,35m,井管直徑0.32m,單根井管長2.5m,井管由井底部向上設置高度12.5m為濾水管,其余為隔水管。基坑周邊設置排水明溝。統一排放至市政污水管道內。
3降水施工控制
3.1工藝流程測放井位埋設護筒鉆機就位鉆進成孔清孔換漿下井管埋填濾料洗井試抽。
3.2降水運行管理降水井在基坑開挖前20d進行降水,抽水設備的抽水能力和單井的涌水量相匹配,現場實行24h值班制;抽水連續,值班人員及時做好各項記錄。1)降水運行保障措施。a.用電保障。施工現場安裝兩路工業用電,降水運行中保證一路工業用電停電后另一路工業用電能及時使用,保證停電10min內能將確保降水井正常運轉。避免影響降水效果甚至危害基坑安全。b.排水設施。排水設施滿足工程降水最大出水量的需求,排水順暢;縮短降水井與排水設施間距離,減少降水井排水沿程水頭損失,降低抽水設備揚程消耗。2)降水運行管理。a.降水井合理布設排水管道,接入施工現場排水設施;b.降水供電系統,配備獨立的電源線;c.所有抽水井在供電電箱插座、抽水泵電纜插頭及排水管上做好對應的標示;d.降水工人熟悉水泵開啟、電路切換,確保降水連續進行,避免因供電原因造成井底突水;e.降水前各降水井均測量其井口標高、靜止水位;f.正式降水前必須進行試運行,對于無法滿足降水要求的部分進行整改;g.降水井成井一口投入降水運行一口,在基坑正式開挖前20d抽水,及時疏干基坑開挖范圍內土體并降低其水位在當前開挖面以下1m;h.做好抽水井流量及觀測水位觀測數據記錄。
4施工監測
4.1信息化施工對降水井水位的動態變化及出水含砂量進行監測,作好記錄分析。及時了解和掌握整個場地動態變化,發現異常,及時響應,解決問題,確保施工順利進行以及基坑的安全穩定。
4.2監測項目1)排水含砂量監測;2)地下水位監測。
5結語
破壞的風險,降低支護結構難度。同時地表沉降、地下水大量流失等也帶來了環境影響。施工中要加強監測,有應急處理措施。
1)降水施工如滿足不了基礎作業要求的處理:局部增設降水井或設集水井明排。
2)基坑降水過程中可能會引起周邊建(構)筑物附加沉降的處理:監測,科學處理。
2驗證性應用
國家輕軌試驗線新建于中國鐵道科學研究院國家軌道試驗中心,正線與既有大環試驗線并行,線上有高架橋、隧道、小半徑曲線等各種形式的試驗段。高架橋為單線橋,位于城軌試驗線的西側,設計里程為K7+573.351—K8+359.534,線路縱坡25‰~28‰,總長約786m,均為簡支結構,共計54片29跨,其中30m的T梁32片、25m的T梁18片、25m的U形梁4片。原設計梁間接縫使用C80,C100型耐腐合金止水帶伸縮縫,共計140.40m。為驗證TTXF彈性體伸縮縫在城市軌道交通高架橋上的適用性,選定在U形梁和T形梁上使用彈性體伸縮縫替代原設計,梁間接縫分為U-U梁接縫、U-T梁接縫兩種。彈性體伸縮縫安裝施工環境溫度為15℃。根據原設計,試驗線上兩種梁型梁端均設有現澆擋水臺,因此將彈性體伸縮縫澆注于兩擋水臺之間,同時可根據需要在現澆擋水臺時預留槽口,以方便彈性體伸縮縫的安裝。主要施工步驟有混凝土基面處理、襯墊定位及安裝、底涂料涂刷、彈性體澆注、面涂料噴涂、擋水凸臺二次澆注以及過程中的覆蓋養護,詳述如下。
1)由于現場預留槽口尺寸較小導致表面混凝土出現蜂窩麻面,選擇使用手持式混凝土打磨設備進行混凝土基面處理,將薄弱、疏松或破碎的表面混凝土清除,并清理表面的浮土、浮銹、脫模劑、油污等污物。
2)試驗線上為分塊式軌道結構,選擇實心PP棒材(直徑不小于20cm),作為彈性體伸縮縫的底襯材料,安裝時要求成形面平順、無接頭。安裝完成后,檢查襯墊的定位尺寸,預留空腔尺寸不得小于設計要求。
3)底涂料為本彈性體材料專用的界面處理劑,涂刷面應均勻、不露底面、不堆積,并至少大于粘接面外輪廓,涂刷完成后覆蓋養護。
4)TTXF型彈性密封材料,由A,B組分在現場澆注機內恒溫混合而成。混合完成后,可選擇人工或機械方式進行澆注,澆注過程中避免帶入空氣,隨時注意除泡,配制好的液態密封材料應在30min用完,隨用隨配,保證澆注過程的連續性。澆注完成后覆蓋養護,確保密封材料外觀的清潔、干燥。
5)澆注完成12h以內,且膠面不黏手時,進行面涂料噴涂,噴涂完成后繼續覆蓋養護至材料實干,養護中避免水份、灰塵、雜質落入,并防止機械損傷。
6)為保證橋面積水不在伸縮縫兩端漫流至橋下,可在彈性體實干后進行擋水凸臺的二次澆注,凸臺高于伸縮縫表面2cm。
(1)搜集擬建建筑和既有隧道竣工資料。
(2)分析風險源。擬建建筑基坑開挖引起隧道變形與內力變化和建筑修建產生的地面超載對已建成的隧道產生變形與內力變化為主要風險源。
(3)有限元計算。基于二維地層-結構模型,運用有限元計算軟件進行數值計算,預測該隧道工程在擬建工程施工過程和運營期所發生的變形和內力。
(4)隧道安全性評估。根據計算結果,結合隧道工程的變形限值條件以及安全系數,評價隧道結構的安全性。
計算采用ANSYS11.0有限元通用軟件進行分析,巖土體的彈性屈服準則為Drucker-Prager準則。巖土體的計算參數根據地勘報告中的數據進行取值,經換算、折減后有限元模型采用的計算材料參數如表1所示。隧道襯砌結構采用BEAM3單元模擬,計算范圍內圍巖和土體以及建筑采用PLANE42單元模擬。
計算模型的底面固結,側面約束側向X方向的自由度,地表為自由面,如圖3。整個計算采用6種工況對施工過程進行模擬,如表2所示。擬建建筑實施過程中和實施后引起的隧道襯砌豎向最大位移增量約為-0.172mm,產生部位在左線隧道拱頂;最大橫向位移增量約為-0.465mm,產生部位在靠擬建建筑側右線隧道邊墻,均滿足變形限值條件。
擬建建筑實施過程中和實施后引起的圍巖位移影響較小,由圖6、圖7可知:基坑工程可能影響區為2.0~3.0倍基坑開挖深度范圍。項目實施對軌道交通隧道結構受力影響較小。根據擬建建筑修筑在不同工況下對隧道結構產生的彎矩值和軸力值(圖8~圖9),可以發現隧道關鍵截面屬于小偏心破壞模式,隧道和明洞襯砌按破損階段檢驗構件截面強度時,根據結構所受的不同荷載組合,在計算中應分別選用不同安全系數并不應小于警戒值。計算出不同工況下,隧道襯砌各部位的安全系數,如表4所示。隧道襯砌各部位在關鍵工況下安全系數均大于2,故原襯砌結構截面及配筋滿足承載能力與正常使用的要求。其中,最不利截面為拱腳,安全系數呈遞減趨勢,符合工程實際情況。
2影響事故因素
城市軌道交通客運安全有二層含義:①乘客運送過程中,乘客的人身、財產安全;②企業內部管理方面的人、財、物、設備、環境等要素的安全。前者是安全運送乘客的前提,后者則為乘客出行提供一個安全、創造的乘車環境,二者缺一不可。
3事故預防
3.1預防原理
安全生產管理工作首先應做到預防為主,通過有效的管理和技術措施,降低和防止人和物體的不安全性,這就是預防的原理。
3.2運用預防原理
3.2.1偶然損失
事故后果及嚴重程度,都是不可預見性的、難以預防的。即便是重復發生的同類事故,也不一定就會發生完全相同的后果,這就是事故損失的偶然性。偶然性損失告誡大家,無論事故造成損失的大小,都必須要做好準備工作。
3.2.2事故調查處理原則
(1)實事求是、尊重科學的原則實事求是:是唯物辯證法的基本要求。尊重科學:是事故調查工作的工作準則。(2)“四不放過”的原則事故原因沒有查清不放過;事故責任人沒有受到處理不放過;群眾沒有受到教育不放過;防范措施沒有落實不放過,簡稱為“四不放過”原則,可以起到“舉一反三”的防范效果。(3)公正、公開的原則公正,就是實事求是,以事實為依據,以法律為準繩,既不準包庇事故責任人,也不得借機對事故責任人打擊報復,更不得冤枉無辜;公開,就是對事故調查處理的結果要在一定范圍內公開。
3.3事故責任分析
事故責任分析,分析的是造成事故原因的責任,明確事故責任者。事故責任者是指對事故發生負責任的人。其中包括直接責任人、主要責任人和領導責任人。其行為與事故發生有直接關系的,為直接責任人。造成不安全效果的人和有不安全行為的人都可能是直接責任人。對事故發生負有領導責任的,為領導責任人。一般從間接原因確定領導責任。在直接責任者和領導責任者中,對事故發生起主要作用的,為主要責任人。
4事故處置
4.1客傷受理
(1)值班站長應做好先期處理、適時安撫并做好事發現場的調查取證工作。(2)值班站長告知乘客可先去醫院就診,在治療結束后到車站進行協商解決。(3)如乘客傷勢較重或提出陪同去醫院治療時,值班站長應安排工作人員陪同。(4)如乘客提出要求車站墊付醫療費時,值班站長應報請區域站長同意,先行墊付,但必須留下醫藥費憑證。(5)如乘客無人陪同,車站應設法聯系其家屬,待家屬到達后予以移交。
4.2客傷處理
(1)客傷處理時,值班站長如與乘客協商無異議的,且費用在一定金額內可與乘客辦理有關手續予以解決。(2)客傷處理時,值班站長如與乘客協商有異議的,且乘客提出無憑據費用的,值班站長應向上級管理部門匯報請求協助處理。(3)對超出車站處理范圍或不能與乘客協商解決的客傷事件,應向線路管理部門運營安全部匯報后將相關材料移交線路管理部門運營安全部處理。(4)值班站長在客傷事件處理完畢時,須辦理以下手續:與乘客簽定事故處理協議書、領款書并留下乘客原始繳費憑證、病歷、出院小結和乘客身份證復印件后,填寫好客傷處理單連同車站及乘客事情經過一并上交上級分管部門。(5)在雙方協議不成的情況下,經由人民法院介入處理為客傷處理的最終手段。
4.3注意事項
(1)車站在發生各類客傷事件時,值班站長應報線路管理部門生產調度,如乘客傷勢較重的,車站應及時撥打“120”急救中心電話。(2)值班站長除及時處理好發生在本站的客傷事件外,還應認真負責地接待城市軌道交通運營管理范圍內或其他車站發生的客傷事宜,除乘客自己提出,車站不得推脫處理。(3)如乘客委托他人處理客傷事宜的,值班站長應在簽定事故處理協議書前要求被委托人提供委托人(傷者)及被委托人親筆簽名的《委托書》及委托人及被委托人的身份證復印件。(4)車站應做好客傷事件的取證工作,人證至少要二名以上可追溯的非運營方證人。
2污水處理的有效措施
結合當前的處理工藝,對洗車污水和車輛檢修生產污水進行集中處理可以采用以下幾種工藝。
2.1調節沉淀對沉淀池進行調節設置,調節和沉淀池結合于一池設置。沉淀池的主要作用是使污水中的少量懸浮顆粒和無機沙塵沉淀下來。如果在實際生產和檢修過程中產生的污水中有較多油分,為了避免污水中的含油物質被排出,可以在調節沉淀池的尾部增加一個浮油集油管,阻斷含油物質的排放。
2.2加藥氣浮該處理工藝主要用于進一步去除污水中的SS、COD、油類物質和分子量比較大的化學藥劑。在實際污水處理過程中,應該結合實際情況,選擇聚合氯化鋁作為混凝劑。通常情況下,可采用溶氣氣浮,但為了便于管理,也可以選擇一體化的氣浮設備。例如,當污水處理規模為100m3/d時,可以按照每天運行10h左右來決定初期設備的運行時間;當遠期水量增加時,可以遠期的設備運行時間調整到20h時,設備的處理能力可以達到200m3/d。考慮到設備在運行過程中可能出現故障,可同時選擇兩套處理能力為5m3/d的處理設備。
2.3過濾消毒由于在日常洗車過程中需要耗費大量的水,因此,為了節約用水,我國絕大多數城市軌道交通車輛段與維修基地內的用水主要采用的是中水。通過過濾消毒工藝處理可以進一步將水中的懸浮物質去除,并且可以將水中存在的有毒細菌殺滅,充分滿足雜用水水質標準,從而將回收利用的水用于重復洗車或綠化。通常情況下,壓力濾罐是主要的過濾設備,其過濾能力能夠與氣浮設備相對應。同時,可以選用小型的二氧化氯或次氯酸鈉發生器作為消毒設備,將壓力投加到中水的壓力管上。
1工業以太網技術的優勢
工業以太網的硬件設備是采用低功耗工業級芯片、插件、連接器等制作而成,具有良好的機械環境適應能力、氣候環境適應能力、電磁環境適應能力。工業以太網采用全雙工通訊技術、交換式以太網技術、虛擬局域網技術等進行高數據傳輸,極大的提高了通信的實時性和準確性。工業以太網的網卡價格比較低,聯網成本比較低,同時維護成本也比較少,因此,將工業以太網技術應用在城市軌道交通供電PSCADA系統能有效地提高軌道交通的運行可靠性。
2工業以太網在城市軌道交通供電PSCADA系統中的應用形式
目前,工業以太網在城市軌道交通供電PSCADA系統的應用主要有專用工業以太控制網絡、混合Ethernet/Fieldbus網路結構、Web網絡監控平臺等三種形式,其中專用工業以太控制網絡是將以太網滲透在整個網絡,將整個城市軌道交通供電PSCADA系統覆蓋,這樣城市軌道交通供電PSCADA系統具有良好的互連性和擴展性,能實現真正的全開放網絡體系結構;混合Ethernet/Fieldbus網路結構是現場總線和以太網的一種集成形式,控制網絡采用現場總線,信息網絡采用以太網,這樣底層控制網絡就能通過網關掛接在以太網上,實現信息交換;Web網絡監控平臺是通過Internet將連接網絡的設備聯系在一起,管理人員可以通過Web瀏覽器對城市軌道交通系統實時遠程監控以及故障診斷、處理。
3城市軌道交通供電PSCADA系統網絡架構設計及實現
在城市軌道交通供電PSCADA系統中,可以采用冗余的100M以太網雙網體系結構為控制中心調度主站系統主網絡,其網絡通信協議可以采用TCP/IP協議,這樣在正常情況下,兩個LAN網可以同時工作,從而傳輸不同的系統信息,如果某一個LAN網絡發生異常或者出現故障后,系統會自動通過另一個LAN網絡進行信息傳輸。控制中心系統主網絡配置雙網關交換機,與第三網網絡互聯,從而實現信息共享。由于變電站中的同時具有直流、交流等多種不同等級的高電壓環境,其電氣環境十分復雜,而車輛段軌道不能進行絕緣,這樣就導致瞬間高電壓很容易經過大地傳入接地線,從而進入通信設備,對通信電纜造成干擾,因此,城市軌道交通供電PSCADA系統要采用工業級光纖以太網,來提高通信帶寬以及抗干擾能力。
2.監測數據統計分析(1)地表沉降監測點累計值對比航~長區間選取斷面56個,最大累計沉降-60.87mm,南~向區間選取斷面101個,最大累計沉降-58.76mm,向~南區間選取斷面88個,最大累計沉降-64.76mm。(2)地表沉降監測點變形速率對比航~長區間選取變形速率樣本9102個,南~向區間選取變形速率樣本10653個,向~南區間選取變形速率樣本16638個。(3)對比分析結論1)航~長區間和南~向區間,基本上能將地表沉降累計值和速率控制在預警值范圍內,向~南區間地表沉降累計值控制較差(將近20%斷面超過預警值)。累計值和速率統計情況表明,沉降次(點)數遠大于隆起次(點)數,盾構在該土層下掘進易引起地表沉降,而未隆起。2)盾構接收階段累計值和變形速率過大,原因包括:一是由于盾構接收階段需減壓推進;二是注漿壓力偏小,注漿量不足;三是在端頭井附近地面荷載較大;四是盾構接收時接收井附近交叉施工,普遍存在碾壓測點情況。3)地表沉降控制情況與隧道內管片質量有一定相關性,盾構掘進過程中產生的盾尾間隙,加之管片拼裝質量不好,導致管片邊角處應力集中而發生掉塊或部分錯臺,進而影響地表沉降。隧道內管片成型質量好、錯臺少的工點地表沉降較小,反之地表沉降較大。
二、監測控制指標確定
1.沉降斷面控制范圍根據三個工點監測數據匯總情況,總結共計104個地表沉降監測斷面,按照強烈影響區、顯著影響區和一般影響區劃分(測點距隧道邊線水平距離與隧道埋深的比值),繪制沉降斷面分布情況。對盾構施工引起的地表沉降橫向分布進行統計,按照隧道埋深的0.5倍、0.7倍、1.0倍、1.2倍及以外范圍內地表沉降量分別匯總,95.59%的沉降量發生在強烈影響區域范圍內(小于0.5H),斷面沉降分布情況如下圖所示。
2.地表沉降控制指標根據實測監測數據分析及現場巡視情況,綜合分析確定鄭州地區粉土、粉質粘土地層中,盾構法施工地表監測建議控制值如下:累計值控制值為-30mm、+10mm(滿足控制值的測點占統計監測點總數的百分比92.29%),變化速率為-5mm/d、﹢5mm/d(滿足控制值的測點占統計監測點總數的百分比96.55%)。
三、結論
1.鑒于鄭州市區域地質條件存在差異、地下水位高差明顯,本研究僅針對鄭州市南區域無水粉質粘性土層條件的盾構法施工。施工地表監測建議控制值如下:累計值控制值為-30mm、+10mm,變化速率為-5mm/d、﹢5mm/d。
2標準對比
對上述選定的研究標準,分析標準中絕緣耐壓部分,主要內容包含:標準適用范圍,國內應用,測試環境,測試流程,絕緣判斷,耐壓值,耐壓方法,耐壓合格判斷,耐壓電源等。IEC60077-1999、GB/T21413-2008、TB/T1333-2002內容完全一致,以下僅研究IEC60077-1999。GB/T14894-2004耐壓部分引用TB/T1333規定,絕緣部分引用IEC60077規定,不對其進行專項研究。GB/T7928-2003耐壓部分引用TB/T1333與TB/T2227-1996規定,絕緣部分引用TB/T2249-1996規定,不對其進行專項研究。TB/T1795-2003耐壓部分引用TB/T1333與TB/T2227-1996規定,絕緣部分引用TB/T2249-1996規定,不對其進行專項研究。EN50343-2003、EN50215-1999只是將絕緣與耐壓分開研究,本次研究作為一個整體。TB/T2249-1996、TB/T2227-1996只是將絕緣與耐壓分開研究,本次研究作為一個整體。
3標準分析研究
3.1適用范圍
GB/T3048-2007、DL474.4-1992作為國家與行業標準,其絕緣耐壓值對鐵路車輛只有參考價值,不完全適用與鐵路行業耐壓標準;IEC60077-1999是機車車輛設備件進行耐壓的標準,TB/T1484.1-2001是電纜訂貨技術條件進行耐壓的標準;其它標準均可應用于鐵路機車車輛及城軌車輛電纜敷設后耐壓。GB/T12817-2004、TB/T2249-1996、TB/T2227-1996只能應用于200km以下速度等級的鐵路客車,不適用于高速列車絕緣耐壓試驗。如以上標準規定交流回路耐壓值為1500V,直流回路耐壓值為1000V,但現在動車組中,直流回路電壓已經高達1500V,交流回路電壓有25000V,以此標準做耐壓試驗已經沒有意義。IEC60077-1999、IEC1133-1992、EN50343-2003、EN50215-1999作為國內現有動車組(CRH1、CRH3、CRH5)及地鐵車輛耐壓標準。適合多電壓等級及高速運行條件。
3.2應用環境
各標準應用環境建議選擇IEC60077-1999,海拔:≤1400m,溫度:-25℃~40℃,濕度:≤95%,此工作環境可滿足絕大部分鐵路車輛運行條件。
3.3測試流程
部分標準(如EN50343-2003)規定了測試流程為絕緣-耐壓-絕緣,部分標準(如GB/T12817-2004)規定測試流程為絕緣-耐壓,部分標準未明確規定測試流程為絕緣-耐壓-絕緣,但實際應用測試流程為絕緣-耐壓-絕緣。為發現耐壓試驗過程中是否存在絕緣破壞,測試流程建議采用EN50343-2003標準(絕緣-耐壓-絕緣),前后兩次測試絕緣電阻偏差不超過10%。
3.4絕緣電阻
絕緣的目的是為耐壓前進行絕緣性能的初步測試,在各個標準中,對絕緣電阻測量值及所有儀表有不同規定。建議在適用車型的基礎上,采用最為嚴格的標準。
3.5耐壓值
在試驗中,根據不同電壓等級的線路或設備施加不同的電壓,各標準耐壓值見表1。通過表1數值,發現耐壓值有所差異,但各耐壓值經驗證均可有效發現電纜敷設過程中造成的絕緣損傷。
3.6升壓方法
總結以上標準,結合安全生產需要,建議綜合以上升壓方法,采用從0V開始升壓,在電壓達到規定值的50%以前,盡快升壓,電壓在50%到75%之間采用以可以讀出電壓數值的速度升壓,當達到75%電壓之后,以2%的速度上升到規定值,儀表顯示值偏差在規定值的3%以內。升壓過程中,注意傾聽、觀察是否出現電流突然增大、電壓閃絡等現象,如出現此問題,立即切斷電源。耐壓時間建議采用1分鐘,觀察電流在1分鐘內無明顯變化。
3.7耐壓判斷
各標準中均規定耐壓合格的判斷為無閃爍或擊穿,建議根據各車型車輛實際特點,增加泄漏電流數值,以防止部分線路泄漏電流過大。
3.8耐壓電源
耐壓電源建議根據GB/T3048-2007要求,電源頻率根據試驗電纜應用環境決定,試驗電壓峰值與有效值之比為1.662~1.802,諧波含量不超過5%。
從郊縣線路、線路郊縣部分的運營情況分析,郊縣線路、線路郊縣部分對整個軌道交通網絡客流起到的平衡和疏導作用十分明顯,票款收入的比重也逐年提高,但從絕對值上看,該部分運營收入基數較低且同比增幅有限,同時郊縣線路、線路郊縣部分本身獨立“造血”功能不足,則也是不爭的事實。郊縣線路、線路郊縣部分雖然在整個運營網絡中所起到的作用逐年變大,但與其所占運營網絡中的規模相比,“性價比”上反而體現出很大的劣勢。從上圖可以看到,僅僅創造了20%不到票款收入的郊區線路和線路郊縣部分,線路長度卻達到了整個軌道交通運營網絡線路長度的近40%。
從歷年年度客運量數據比較中也可以看到,線路長度和一號線比較接近的六號線,客流量只有一號線的16%到23%,年度客運收入只有一號線的11%到18%。而線路長度比一號線多出18%的十一號線,客流量和年度客運收入更是只有一號線的12%到19%。而從開行列次及運營里程上看,差距并沒有那么大,特別是開行列次這一指標,以上三條郊區線路已經基本達到一號線的一半。可見,郊區線路的每公里或者每運行一次可取得的收入是大大低于市區線路的。另外,從2011年各線路每公里票款收入中可以看到,屬于郊縣線路的五號線、六號線、十一號線明顯偏低,而且在同一條線路中(如二號線和八號線),郊縣部分與市區部分的票款收入的差距更為明顯。例如2011年,二號線每公里線路郊縣部分票款收入為345.65萬元,市區部分線路的相同指標多出近7倍,達到2671.01萬元。比較特殊的情況是,軌道交通九號線的郊區部分由于處在開發時間較早、人口較為密集的松江區,再加上坐落在松江大學城內的多所高校,保證了其有相當數量且穩定的客流,但其1122.07萬元的每公里票款收入也僅達到了市區線路的普通水平。