轨道交通换乘站自动化系统方案_交通运输论文

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第一篇 轨道交通换乘站自动化系统方案_交通运输论文

摘要:本文就轨道 交通 线向 网络 化方向 发展 .提出轨道交通换乘站自动化系统的组成以及功能。井对联动性较强的通信、自动售检票、设备监控、防灾报替、消防系统、空调与通风系统等方案设计、方案对比、方案 研究 和实施，实现资源共享进行全面详细的介绍和说明。

关键词:轨道交通 自动化系统

随着城市轨道交通的迅猛发展，特别是上海、、广州、天津等城市己开通或即将开通运营多条线，未来几年还将陆续开通运营多条线，轨道交通线正向网络化发展，己建设和正在建设不同形式的换乘车站。按照以人为本的设计理念，为减少换乘环节和缩短换乘距离，一般换乘车站都力图设计成收费区换乘，其换乘形式有站台换乘(包括同站台和不同站台)、站厅层换乘和通道换乘等。由于出现了两条(及以上)线路公用同一站厅层(或站台层)或通过通道连接收费区的情况，原自动化系统方案就难以完全满足运营的需要，特别是联动性较强的通信、自动售检票、设备监控、防灾、消防系统、空调与通风系统等如何实现资源共享，节省工程投资都需要进一步研究，下面就换乘站自动化系统方案进行讨论。

1 防灾系统(fas)

防灾系统是轨道交通车站火灾及其它灾害的和防灾设备控制系统，通过探头或其它传感器监视整个车站灾害的发生，通过装置向值班人员、乘客发出告警，可直接或通过机电设备监控系统操作联动控制各种防灾设施，实现防灾的告警和防灾设施的有效运行。WWw.0519news.coM

本文仅讨论公用站厅层形式的换乘站防灾系统实施方案。

公用站厅层形式的换乘站，其建筑体基本为多线一体，相互联系密切，空调通风和防火分区均很难区分彼此。根据这一特点，本文对防灾系统提出以下方案。

(1)多系统方案

多系统方案〔简称方案一)就是按各线的管辖范围进行系统设计，由多个系统完成整个车站的防灾和防灾设施的联动控制，并采用上位机或控制机的联网实现关联区域的防灾 问题 。

该方案需进行系统间的联网，并根据其它系统的按设定的模式进行防灾设施的联动。系统间联网可采用站级联网，也可采用级联网。

正常工况时，各系统运行。并将状态信息向各自的 计算 机传送.灾害工况时，由接到的系统向本站的其它系统传送，并由各系统向各自的计算机传送告警，接受各自防灾调度的指挥，并根据设定的模式或命令进行防灾设施的运行。

(2)单系统方案

单系统方案(简称方案二)就是整个车站按一个系统进行设计，由一个系统完成防灾和防灾设施的联动控制。

该方案其上位机仅接入其中一条线的计算机.由其进行防灾指挥和控制，并通过联网向相关各线发送状态及告警。对于分期实施的工程，在首先实施的系统上需预留相应的接口和容量。

系统联网可在车站的网继设备上实现，也可通过计算机实现。

正常工况时，由车站系统通过网络系统向本站所辖的各线控制中心传送状态信息.灾害工况时，由车站系统通过网络系统向本站所辖的各线控制中心传送及实施救灾的，并接受本线防灾调度的指挥，按设定的模式或命令进行防灾设施的运行。

本文建议公用站厅层形式的换乘站的防灾系统，采用方案

二，其理由阐述如下:

a)换乘站〔特别是公用站厅层形式的换乘站)是一个有机的整体。灾害状况出现之后，难以以线划分区域，因此采用统一的系统进行控制和指挥是合理的:

b)采用方案二虽然存在着工程界面复杂的问题，但只要在方案设计时进行必要的接口简化，例如采用回路和管线等，相信也不会对工程造成太大的 影响 ;

c)采用方案二也可为车站资源共亨提供一定的条件，可将一些防灾设施集中设置，例如消防泵、喷淋泵、排烟风机等，以节省工程投资;

d)由于采用灾害工况下的集中控制和指挥，有助于提高指挥效率。

对于收费区按线划分明确的换乘站，特别是采用通道换乘，且分别具有的站厅层换乘站，也可继续延用 目前 的实施方案，并考虑合适的联网方案和必要的防火区隔离方案即可。

2 机电设备监控系统(bas)

机电设各监控系统是通过对通风与空调系统、给排水系统、动力照明系统、乘客导向系统、电扶梯系统、屏蔽门系统、防烟门系统等的监视和控制，达到轨道 交通 车站向乘客提供舒适的乘车环境、有效降低能耗、节省人力，降低运营费用、提高运营管理水平之目的。

木索娇方案基本与防灾系统相仿，本文就不再累赘。

3 其它系统

3.1 自动售检票系统(afc)

自动售检票系统主要担负着轨道交通线的售票、检票以及运营收入的统计与 。 目前 内地轨道交通的自动售检票系统普遍采用在控制中心设立 计算 机系统、在车站设立车站计算机系统，实行两级管理模式。随着轨道交通线路的增多及换乘站的增加，管理模式将改为三级，即建立服务于各条线的轨道交通清分中心。轨道交通自动售检票系统实施了清分中心以后，其重要功能就是处理换乘的交易信息，进行各运营线路间的票务清算。

根据自动售检票系统的特点，本文就两条〔或多条)线的换乘站提出以下方案。

(1)换乘站仅设置一条线的车站计算机系统，其它各线不再设置车站计算机，省却了联网环节，系统简化，票务管理采用清分概念实现，总体上还将节省一定的工程投资。

(2)全站终端设备的运行均在同一车站计算机系统监控之下，进行统一调度，运营管理方便，特别是灾害模式的运行，减少了中间环节.降低了运行风险。

(3)换乘信息统一由计算机处理，减少了冗余信息的存在，优化了信息传输和存储。

(4)全站为同一 网络 ，由于系统实施初期己考虑了全部容量，因此分期实施时仅为售检票终端设备的添加，虽然会对已运行系统带来一定的干扰，但只要工程实施程序合理，注意加强接入设备的调试环节，相信这一 问题 也不会给己运行系统造成太大的冲击。

(5)采用计算机系统联网，虽然联网路径可能较为复杂，但随着轨道交通通信传输网互联互通的实现，或在换乘站实现网络的互联，该问题也可迎刃而解的。

(6)若各线分期施工，只要在设计阶段充分考虑未来的设备布置、管线需要、设备用电需求，一定能将后期接入已运营系统的风险降到最低。

对于收费区按线划分明确的换乘站，特别是采用通道换乘，且分别具有的站厅层换乘站，也可继续延用目前的实施方案，并考虑合适的联网方案即可。

3.2 通信系统

轨道交通通信系统是为保障行车安全、提高运营管理水平而设置的，主要完成、图象、文字和数据等各种信息的传递。系统主要由传输系统，公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、时钟系统、广播系统、闭路电视监视系统、综合乘客信息显示系统等构成。

通信系统中传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、时钟系统等系统主要是用于行车指挥和信息传输，因此其方案仍可按线设置。广播系统、闭路电视监视系统、综合乘客信息显示系统等主要是服务于公共区的系统，因此在换乘站需对这些系统进行必要 研究 ，以适应换乘站的运营需求。下述的讨论按有公共站厅、站台区域的换乘站考虑，通道式换乘仍可按非换乘站的方案实施。

3.3 广播系统

对于各线具有公共的站厅或站台区的车站，建议其广播系统可按一个系统考虑，将车站站厅和站台划分成若干个广播分区，各线设置相应的用于值班员的人工广播台，防灾指挥时可强切至指定的广播台控制中心指挥可按防灾运营模式之规定，归属指定的控制中心指挥。各广播区域的广播 内容 统一制作，按预排程序统一广播。

3.4 闭路电视监视系统

闭路电视监视系统主要可分为站台层和站厅层两部分。站台区主要监视乘客上下车的情况。站厅区主要监视乘客的进出站情况，因此建议站台区的系统按线设置，而站厅区则按一机多尾的形式设置，即采用同一摄像头向不同的线提供图像，对于有云台的摄像机其控制采用联锁形式，同一时间只允许一处对其操作。对于按线划分比较明确的区域，也可采用分线设置，但需要时也应将其图像传送至其它线，以方便防灾工况下的指挥。

3.5 综合乘客信息显示系统

综合乘客信息显示系统可分成站台层和站厅层两部分。站台层主要显示行车信息及其它综合信息，站厅层则以综合信息为主。因此建议站台层按线设置，站厅层则统一设置。对于按线划分比较明确的区域，也可采用分线设置。

4 结束语

目前轨道交通线的许多换乘站土建工程已经施工，有的主体工程也已基本完工，因此需要建设管理部门、设计单位及早统一考虑，以避免今后的施工返工乃至给运营带来不便和留下隐患。

第二篇 新型城市轨道动车组制动系统方案设计_交通运输论文

摘　要: 为了解决国产新型城市轨道交通车辆的关键技术之一 制动系统,作者根据在200 km/ h 电动车组制动系统研制工作中积累的经验,提出了新型城市轨道电动车组制动系统的设计原则,并拟定了适用于新型城市轨道电动车组的制动系统设计方案。该方案能满足不同要求的城市轨道电动车组。

关键词: 城市轨道车辆, 电动车组, 制动系统

采用有轨交通缓解大中城市日益严重的城市公共交通问题已逐渐成为共识。国家已开始有计划地开发新型城市轨道交通车辆。城市轨道交通大多采用动力分散的电动车组。上海铁道大学根据几年来在200 km/ h 电动车组制动系统研制[ 1 ]工作中积累的经验,以及城市轨道电动车组的特点,设计了城市轨道电动车组的制动系统。

1 　设计原则

新型城市轨道电动车组制动系统应具有如下功能:(1) 常用制动,即动力制动与空气制动一起作用;(2) 紧急制动,仅由空气制动作用;(3) 适应atp 操作;(4) 制动力无级调整;(5) 动力制动力与空气制动力自动配合,空气制动力= 所需制动力-动力制动力;(6) 防冲动作用;(7) 防滑功能;(8) 空重车自动调整;(9) 充分利用动力制动的滞后充气功能;(10) 系统自检并显示;(11) 故障导向安全;(12) 备用制动控制;(13) 停放制动。

2 　方案设计

城轨电空制动系统是微机控制的模拟式直通电空制动系统。wwW.0519news.COM如图1 所示,该系统由制动控制系统和基础制动装置组成。

2. 1 　制动控制系统

该系统由制动发生与传输部分、微机制动控制单元(mbcu) 、气制动控制单元(pbcu) 和转向架制动控制单元组成。

2. 1. 1 　制动发生与传输部分该部分主要由制动控制器、调制及逻辑控制器、制动指令线等组成[ 2 ] ,其主要任务是产生制动并将传递到各车辆的mbcu 或pbcu 。常用或紧急制动指令,是由司机操纵制动控制器产生的,根据总体设计要求,制动控制器也可与牵引控制器合二为一。在司机室,另有紧急制动按钮开关、停放制动开关和备用制动切换开关等。

图1 　微机控制的模拟式直通电空制动系统

调制器用于将制动控制器的指令转换成相应的脉宽调制。逻辑控制器根据司机的操作,通过逻辑电路,使指令线在相应的工况下发出相应的指令。它还同时接收atp 发出的指令。制动指令线主要有:

①pwm 线,2 根,传递常用制动模拟量至各车的mbcu 。

② 紧急制动线,2 根,其中1 根为开关线,另1 根为回线,前者串接了各个控制紧急制动的开关,如司机紧急制动按钮开关、总风欠压开关等,后者将紧急制动指令送至各pbcu 。紧急制动为失电制动。

③ 制动/ 运行线,列车处于制动态态时为dc110v 高电平,处于运行状态时为低电平。

④ 停放制动指令线,当需要施行停放制动时,受司机控制,处于dc110v 高电平。

⑤ 强迫缓解指令线,司机控制列车强迫缓解时,处于dc110v 高电平。

⑥ 缓解不良指令线,当某辆车的制动缸缓解不良时,通过该车的mbcu 使指令线处于dc110v 高电平,供牵引控制单元进行联锁控制,以防擦轮。

⑦ 制动力不足指令线,当列车施行常用全制动(或接近常用全制动) 时,若mbcu 检测到制动力不足时,则使其处于dc110v 高电平;通过调制及逻辑控制器切换为紧急制动,以导向安全。

2. 1. 2 　微机制动控制单元mbcu

mbcu 是微机控制直通电空制动系统的关键部件,它主要用来完成如下工作:接受制动指令、空重车和速度;根据列车运行速度、车重和常用制动指令计算所需的常用制动力;按充分发挥动力制动能力的原则, 进行动力制动与空气制动的配合控制;常用制动时进行防冲动控制,提高舒适性;实现拖车利用动车动力制动能力的滞后充气控制;检测轮对速度,进行防滑控制;检测制动系统状态,自动记录并显示故障信息[3 ] 。

2. 1. 3 　气制动控制单元pbcu

pbcu 是由ep 阀、紧急电磁阀、空重车限压阀、中继阀、强迫缓解电磁阀、传感器等组成的气动元件集成箱。它是将制动指令由电转变为相应空气压力的部分。它与mbcu 一起构成微机控制直通电控制动系统的制动缸压力控制。其中ep 阀用于将电转换成相应的空气压力;中继阀将该压力进行流量放大后,把压力空气送至转向架;紧急电磁阀在紧急制动时失电,同时将压缩空气通过空重车限压阀直接送至中继阀;强迫缓解电磁阀在缓解发生困难时用来进行缓解控制;传感器用来反馈压力,供mbcu 采样控制。

2. 1. 4 　转向架制动控制单元

由转向架中继阀、防滑电磁阀和速度传感器组成。转向架中继阀用于进一步将pbcu 中继阀送来的空气压力进行流量放大, 以提高制动缸充气速度。速度传感器用于检测轮轴转速, 以便mb cu 进行防滑控制。当mb cu 检测到某轴发生滑行时, 控制该轴的防滑电磁阀适当排除制动缸压力空气, 以降低该轴的制动压力, 防止车轮擦伤。

2 . 2 　基础制动装置

基础制动模式可根据城轨动车组车型的不同、减速度要求的不同进行选择, 常用的有踏面制动和盘型制动2 种方式。　　城轨电动车组的踏面制动装置应采用带有闸瓦间隙自动调整装置的单元制动缸, 对应每个车轮安装1 套单元制动缸。为保证动车组在坡道上能安全停放, 每个轮对上应安装1 套停放制动装置, 停放制动装置可与单元制动缸合成一体, 成为带停放制动的单元制动缸。图2 所示为适用于踏面制动的带停放制动和不带停放制动的单元制动缸。

 

图2 　适用于踏面制动的单元制动缸

在轴重较大且减速要求较高的电动车组上, 如果安装空间容许, 可以考虑采用盘形制动装置。拖车可采用轴盘式盘型制动装置, 动车可采用轮盘式盘型制动装置或仍采用踏面制动装置。图3 所示为轴盘式盘型制动装置和盘型制动用的单元制动缸( 不带停放制动) 。图4 所示为轮盘式盘型制动装置和盘型制动用的单元制动缸( 带停放制动) 。

图3 　轴盘式盘型制动装置及单元制动缸

图4 　轮盘式盘型制动装置及单元制动缸( 带停放制动)

2. 3 　备用制动控制系统

由备用控制器、备用制动指令线和备用制动控制单元等组成,为简单的直通电空制动系统。当微机控制直通电空制动系统发生故障后,司机可利用该备用制动控制系统使列车低速运行,以便将旅客运送到下一车站或将列车开回车辆段。备用控制器由司机操纵可产生3 个制动级别指令,该指令为dc110v 高电平,通过备用制动指令线,将指令传至各车的备用制动控制单元;备用制动控制单元通过硬件电路控制ep 阀开闭来实现制动或缓解。备用制动为纯空气制动,制动力仅考虑空重车限压。

3 　结　论

以上的制动系统方案是可行的,能适用于各种城轨电动车组。其中的关键部件,如pwm 传递、ep 单元的控制等已在200 km/ h 电动车组制动系统中采用。实际应用效果良好,证明上述方案是可行的。

参考文献:

[ 1 ] 　吴萌岭,姜靖国,应之丁等. 我国高速电动车组系统的研究[j ] . 铁道车辆,1999 , (4) :15.

[ 2 ] 　陈龙安,吴萌岭,姜靖国等. 高速电动车组制动用电器及其传送[j ] . 铁道车辆,1998 , (8) :21.

[ 3 ] 　胡口波,龙海涛. 模糊控制在200 km/ h 电动车组制动系统电空转换装置中的应用[j ] . 铁道机车车辆,1998 , (4) :31

第三篇 上海市人民广场综合交通枢纽的规划方案研究_交通运输论文

摘要：本文以广场地区的道路 交通 现状调查为基础， 了广场地区客运交通集散存在的主要 问题 。结合上海市城市客运交通 发展 的实际，对广场交通枢纽的客运结构和规模进行了预测。根据广场的交通功能定位，以“可持续发展”的理念为指导，探讨了建设综合交通枢纽的必要性和比选方案。

0.前言

广场交通枢纽是指以广场为中心，由中路、金陵中路、黄陂北路、南京西路所包围区域的总称。广场地区历来是上海主要的市内交通枢纽，汇集了包括常规地面公交、轨道交通在内的多种城市客运交通方式，客运集散量呈逐年上升的 趋势，到20xx年全日集散量已达50余万人次。

然而，由于枢纽的布局、交通衔接方面存在的不足， 影响 了枢纽功能的发挥，集散换乘效率低下。广场地区人流车流混杂、彼此干扰严重，而且在交通管理方面存在缺陷。广场地区的交通问题，特别是公共客运交通的问题，严重影响着上海市的城市形象，对该地区进行包括建设综合交通枢纽在内的交通规划与梳理工作，是非常迫切的任务。

1.广场地区客运交通现状

1.1 公共客运交通设施现状

广场交通枢纽内的常规地面公交设施包括区域内的26个公交站点，52条公交线路通过。其中，首末站11个，始发线路22条；中途停靠站15个，过境线路30条。在全部的52条线路中，全日线为33条，高峰线3条，夜宵线6条。

轨道交通方式包括地铁一、二号线。WWw.0519news.COM其中，地铁一号线是南北向贯穿市中心区的快速有轨交通线，于1995年5月建成通车。地铁二号线是把多个商业中心及浦东开发区连接起来的东西向的快速轨道交通线，于2000年6月通车。广场站与公园站均是岛式车站，是地铁一、二号线的换乘车站，采用通道换乘形式。地铁一、二号线 目前 共设置9个出入口分别与广场、中路、大道、九江路及南京西路衔接。

1.2 公交客流集散与换乘总量特征

在20xx年5月的调查中，广场地区全日公交集散总量为51.2万人次。其中，由常规公交承担22.3万人次，占广场地区公交客流集散总量43.6%。其中，常规公交之间的换乘量为115684人次/日，常规公交与轨道交通之间的换乘量为30092人次/日。

轨道交通方式全日集散的客流总量约为28.9万人次，占广场地区公交客流集散总量56.4%，其中广场站的集散客流量为18.1万人次/日，约占地铁一号线全线集散客流量的17.6%，公园站集散客流量为10.9万人次/日，约占地铁二号线全线集散客流量的24.8%。地铁一、二号线之间换乘客流量分别为3.3万人次/日和3.9万人次/日；地面交通方式换乘地铁的客流量与地铁换乘地面交通方式的客流量均约为7.2万人次/日，双向比较均匀。

广场交通枢纽现状全日公交客运集散换乘量见表1

表1 广场全日公交客运集散换乘量分布

1.3 公交客流的集散与换乘特征

表2是对常规地面公交乘客的问询统计结果。从统计数据来看，在广场地区换乘公交的旅客中，以上班、回家和娱乐、购物为目的的出行比例较高，分别为24.59%、25.50%和24.22%。换乘目的的分布也进一步说明了广场是上海市的 、文化和生活中心的区位特性。在常规地面公交与其它的交通方式之间的换乘关系中，常规公交之间的换乘比例最大，占到达51.86%。公交直达的比例也较高，达到了28.93%，而公交与轨道交通之间的换乘比例较低，平均约13.49%。采用停车换乘（parking & ride）方式出行的乘客也占有一定的比例，约为1.91%，在广场地区分布的20多个自行车停放设施保证了这种换乘行为的实现。

表2 地面公交方式乘客集散与换乘特征

表3是对地铁车站乘客问询调查数据统计的结果，在地铁广场（公园）站集散客流衔接换乘方式中，地铁之间的换乘比例最高，占地铁车站集散客流总量的50.1%；通过步行方式集散的客流量为9.6万人次/日，占集散客流总量的1/3，仅次于地铁之间的换乘量；通过常规公交集散的乘客占集散客流总量的13.34%，换乘客流量达32945人次/日。由于广场地区道路交通比较拥挤以及路边停车困难、 社会 停车场距离地铁车站较远等原因，自行车、出租车及其它（主要是自备车，包括私家小车及摩托车）三种集散方式的比例均很低，均未超过2.0%。

表3 轨道 交通 方式乘客集散与换乘特征

2.广场现状公交集散换乘 问题

现状的武胜路公交换乘枢纽是作为广场改造工程的配套项目而修建。我们必须指出的是，虽然广场的交通枢纽地位和现状每天50余万的公交集散换乘总量，但始终未引起交通规划与建设主管部门的足够重视。在“公交配套”的规划设计理念指导下，九十年代进行的广场综合改造项目并没有从根本上解决武胜路公交枢纽站的选址与规划的问题。

武胜路公共交通枢纽平面布局（占路）的问题。现状广场地区的道路交通 网络 的负荷较高，高峰小时区内路网承担的交通流量达9326辆/小时，其中公交车辆所占比例达15%。公交车辆由多条线路进出枢纽，与道路上的其它车辆产生严重冲突， 影响 了道路交通秩序，极大地降低了枢纽的集散效率。

公交站场的面积远低于规划设计标准。武胜路沿线7个公交首末站的占地总面积为2000米2。而依据上海市的标准，若按每条线路所需面积为500米2 计算 的话，则武胜路上17条公交线路共需8500米2，数据表明现状场站设施远远没有达到标准。

地面公交与轨道交通方式的衔接不利，换乘距离远，换乘水平低。根据调查，武胜路枢纽站与现状地铁出入口的最远距离达600米，旅客的平均换乘步行时间达9min，给旅客换乘带来极大的不便。同时，大量的换乘客流频繁穿越道路，加剧了广场地区的交通混乱局面。据统计，路、大道人行横道的断面高峰小时人流量达到了3000~4000人/小时，而其中的换乘客流占到50%以上（主要是地铁与常规公交之间）。

公交车辆的营运调度较差。调查中发现，公交车辆在运营过程中的调度手段比较落后、管理制度不甚严格。在集散的高峰时刻，公交车辆长时间驻站侯客，人为的增加了公交站点的负荷，不仅导致了公交本身的运营效率，同时也给道路交通造成极大的负面影响。

3.广场交通枢纽客运集散量的 发展 预测

3.1 广场交通枢纽的现状规模合理性

交通枢纽的规模取决于集散交通方式的种类、及其集散换乘量的大小。合理的交通枢纽规模应该是在满足客流集散量需求的前提下，使各类交通方式的所占有的比例恰当，资源配置合理，衔接高效，并且与环境容量相适应。

广场交通枢纽现有规模的形成首先是与其行政、文化娱乐和商业中心的地理区位与功能所决定的。在地铁一号线通车之前，地面公交是该枢纽中的唯一的公共交通方式，在1988年承担的客流集散量为270469人次/日，1992年达到304534人次/日。这种常规地面公交一统天下的局面直到1995年5月地铁一号线的建成通车才被打破。地铁一号线通车伊始就显示出巨大的吸引力，1995年承担的客流集散量已达17万人次/日，其中广场站集散量达3.06万人次/日，而且由轨道交通方式承担的比例随着地铁二号线的通车得到进一步的提高。地铁二号线与一号线在广场组织通道换乘，这也是 目前 上海市唯一的轨道交通换乘枢纽。地铁一二号线的建成以及相互换乘的便利，使得轨道交通方式已逐渐取代了常规地面公交而成为广场交通枢纽客流集散的主体方式。到20xx年5月，广场地区客流集散量达51.2万人次/日，其中由地铁一二号线承担28.9万人次，占56%，而由常规公交承担的集散量只有22.3万人次，仅占44%。随着上海市轨道交通网络的逐渐，常规公交承担比例将会呈进一步下降的趋势。

另外、由于上海市常规公交线路分属多家公司经营，各公交公司在开设公交线路时均是从本部门的 经济 利益出发，而没有考虑整个客流需求的实际。在广场交通枢纽所汇集的50余条分属于16家公司管理，出于本部门的经济利益加上广场特殊的地理区位，很多线路的引入并未做较为深入的可行性 研究 。在这些线路中，日客运量不足1万人次的线路有14条，占总线路数量的28%，但它们所承担的客流量仅占9.8%，公交的运营效率之低、运能浪费之大是显而易见的。

因此，从合理的客运 交通 结构、运能资源的合理配置的角度考虑，现有的广场地区的常规公交线路的数量是偏大的。

3.2 广场交通枢纽客运集散量的 发展 预测

20xx年时，广场地区将有三条轨道线路在此交汇换乘，分别是地铁1号线、地铁2号线、m8线。这三条线均是本市重要的东西向和南北向的客运干线，再加上该地区本身形成的地面公交线路的汇集，将形成新的公交集散规模和换乘情况。

根据现状调查并结合上海市城市综合交通规划 研究 所提供的资料，对广场地区未来年公共客运交通集散和换乘量的预测结果见表4。

表4 广场未来年公共客运交通集散和换乘量

在轨道交通承担的全部集散量中，轨道交通之间的换乘集散量为27万人次/日，占76%。这一规模对地铁之间的换乘通道能力提出较高要求，同时也对整个地下行人系统的布局、设置提出较高要求。轨道交通的换乘是指地铁1、2xx线之间和地铁1xx线、m8线之间的换乘。其换乘方向性 如表5：

表5 轨道交通方式之间集散换乘量的预测（20xx年）

4.广场综合交通枢纽的规划设计

4.1 综合交通枢纽的规划设计原则

通过对广场地区交通、用地、环境等多方面因素的综合调查与，遵循“以人为本”的可持续发展理念，突破传统的工程规划设计模式，提交一个综合多元化交通方式的集散与换乘、功能完善、环境协调，符合“上海城市总体规划”意图，与国际一流大都市整体形象与文明水准相适应的广场规划设计方案。

（1）广场地区综合交通枢纽规划设计应以“上海城市总体规划”及“上海城市轨道交通 网络 系统规划”为指导，使广场建设与城市功能布局相适应，整体完美，功能完善，体现 现代 化市内交通枢纽最新水平，与广场作为上海城市 文化中心地位相适应。

（2）充分考虑到广场地区作为大型轨道交通换乘枢纽和市内交通枢纽的功能要求，规划设计方案应充分注意提高轨道交通与地面公共交通的衔接效率，满足客流换乘接驳方便、高效的需求。

（3）广场公交枢纽应贯彻满足功能、集约用地的原则进行各项设施配置，应在多元化交通模式客流可靠预测及容量规模基础上，注意交通功能、设施配置、环境资源的协调统一。

（4）交通组织方案应体现地下、地面、地上的立体化，体现公交优先、人车分离、长效管理的原则。

（5）公交枢纽站的规划设计应注意建筑上的协调性，功能上的综合性，工程衔接上的可行性。

4.2 规划方案简介

枢纽规划方案一（公园方案）：枢纽站设于地铁1、2xx线连络通道两侧，公园地下空间，地下一层布置占用土地20300m2。连络通道北侧的枢纽站利用地铁车站之间的小三角地块开辟下沉式广场，为露天地面枢纽站，设计规模为布置5~7条公交始发线。枢纽站的出入口均设置在九江路上。连络通道南侧的枢纽站设在地下二层，设计规模为布置11~15条公交始发线。枢纽站入口布设在黄陂北路，出口布设在新昌路。

枢纽规划方案二（延中绿地二期方案）：枢纽站利用延中绿地二期地下空间建设，为地下两层布置，占用土地31000 m2。m8线开工在即，在金陵路与淮海路间设淮海路站，该公交换乘枢纽站可与淮海路站同步建设。枢纽站可布设广场地区所有的始发线路，容量规模为设置公交线路20~25条。

枢纽规划方案三（大道方案）：枢纽站利用大道地下空间建设，为地下一层布置，占用土地49000 m2。枢纽站可布设广场地区所有的始发线路，容量规模为设置公交线路20~25条。大道地下空间较为富裕，现有管线不多，直径最大不超过900mm。枢纽站的出入口分别设置在黄陂北路和路上。

枢纽规划方案四（武胜路方案）：枢纽站按南、北两块布置；公交枢纽站北块设置在地铁1、2xx线之间的小三角地块，为下沉式广场，出入口设置在九江路上；公交枢纽站南块布置在武胜路地下空间。其中，武胜路现有的由中路进入的线路布置在地下空间北侧，其余线路布置在南侧。枢纽南块出入口设置在武胜路上、南路以及延安东路；公交枢纽站占地30000 m2，容纳规划调整后的所有始发线路。

各方案的平面布置见图1。

4.3 方案综合评价

遵循规划设计原则，我们对四个备选方案进行以下项目的比较，见下表。

从表中可以看出，方案四（武胜路+三角地块）是综合评价最好的方案。枢纽站的规划方案一方面通过小三角地块的开发利用来加强与轨道 交通 的换乘联系；另一方面将一些始发线路引入武胜路的地下空间，改善交通组织混乱的状况，并且与m8线有很好的衔接。m8线公园站与淮海路站之间地下步行街的建设，可以将大量的人流引入地下，从而很大程度地减轻行人与地面机动车交通之间的相互干扰。而且，规划方案有很好的 历史 延续性，符合居民的换乘习惯。规划方案的进出口位于九江路、武胜路和延安路，可见性和环境兼容性好。通过对武胜路方案实施效果的仿真评价，其主要优点表现在：

（1）规划方案实施之后，广场地区大多数道路的服务水平是可以接受的；

（2）交通枢纽设施符合交通集散的分布，从交通流线上作到了人车分开、不同性质不同方向的车流分开的目标；

（3）公交枢纽站的建设和地下步行系统的形成，极大地改善了现状公共客运交通的集散 问题 ，体现了公交优先的原则，构成了完善的方式换乘体系；

（4）由于人行设施规模较大且 网络 完善，因此广场地区人行交通具备较高的服务水平。中路地下步行街由于很大程度扩大了地下人行系统的吸引范围，同时弥补地面步行系统的不足，因此即使投入很大也应建设。

综上 ，方案四确定为推荐方案。

5.结语

广场综合交通枢纽的规划设计，从根本上解决现状广场地区客运交通集散所存在的问题。未来的广场地区的客运交通体系，将是由地下、地面所组成的多元化模式的立体交通网络，交通方式涉及步行、自行车、公共汽车、地铁等，该地区的综合交通枢纽的规划和建设，既可以从根本上解决现有的交通问题，还可以为上海市城市建设和管理提供经验。

第四篇 关于山区公路边坡滑坡的原因及其处理方案探讨_交通运输论文

论文 关键词:山区公路　滑坡原因　处理方案

论文摘要:由于山岭区公路填挖高度比较大,改变了原 自然 固结山体的受力、排水等因素,因而常出现边坡滑坡现象。文中了山区公路边坡滑坡的原因,并提出了处理方案。

国道106线狮子山路段为山岭重丘区,线型按一级山岭重丘区标准设计,按山腰线选线的原则定线。该路段位于中亚热带,具有山地气候,年平均温度20.3℃,最高温度38.3℃,最低温度-5.1℃,年降雨量177 3mm,大多集中在4~8月份。国道106线k2319+670~k2319+830位于狮子山路段,20xx年7月发生滑坡。现对造成滑坡的原因及其处理方案作如下。

1　滑坡的原因

1)狮子山线路为山腰线,并且在该路段穿越山脊线,路基横断面为路堑断面,由于公路的开通,破坏了山体的自然平衡。

2)该路段在公路修筑时,截水沟开挖之后,并没有采用浆砌片石进行铺砌,每当雨季时,雨水通过截水沟渗入土体中,人为地形成一破裂面。

3)路堑边坡土质为粉质粘性土,渗水性较强,且原边坡采用1∶0.75,边坡并没有采用任何防护措施,致使大量雨水渗入滑坡体内,使土体潮湿软化及膨胀,降低了土的强度,土体重量的增加和c、∮值的减少使土体产生剪切破坏。

2　滑坡滑动面的粗估

由于未进行地质勘探,在缺乏地质钻探资料的情况下,只能在野外通过对滑坡体的观察来确定其滑动面。Www.0519news.COm对滑坡体的测量可知滑坡壁的准确位置。滑坡壁实际上是滑动面上部的露头,而又通过对原有公路的观察,确定路中心的位置为滑舌。滑舌是指在滑体的前部,形如舌状伸出的部分,同样通过线路右侧排水沟的观察,它只是由于沥青路面的推移而引起的破坏,而不是由于滑坡体的滑动而产生的剪切破坏。

在滑体的前部和滑动面上部的露头位置确定后,假定滑动面为圆弧,恢复原路堑1∶0.75的边坡,根据 计算 的经验,最危险滑动圆弧的圆心是在一条辅助线上,辅助线的位置可采用4.5h法或36°法,在辅助线上找出一圆心o点和曲线半径r,使其作出的圆弧线通过滑体的前部和滑动面上部的露头,则圆心o点即为最危险滑弧圆心的位置。3　滑坡的防治

对于该路段滑坡的防治,可从以下几方面结合进行。

3.1　减重

减重就是在滑坡后缘挖除一定数量的滑体而使滑坡稳定下来。它适用于推动式滑坡,并且滑床上陡下缓,滑坡后缘及两侧的地层稳定的情况。滑坡减重只能减少滑体的下滑力,不能改变其下滑的趋势,因此,减重常与其他整治措施配合使用。该路段滑坡体的坡度大约为1∶1.26,现把该路段的路堑边坡1∶0.76改为1∶1和1∶1.25,除下边坡采用1∶1以外,其余均采用1∶1.25,并且每8 m设置2 m宽的平台。路堑边坡确定之后,可分别验算现滑动面的稳定性(采用残余强度或相应的c∮残、∮残值,c∮残=14 kpa,∮残=0,r=20.4 kn/m3)以及现路堑边坡土体的稳定性。求出最危险滑动圆弧的圆心和滑动面,采用极限强度t极相应的c极、∮极的取值,根据韶关地区粉质粘性土取其平均值为c=26.5 kpa,∮=15.8,r=19.4 kn/m3,验算过程请参阅有关的书籍。

3.2　支挡工程

该滑坡路段采用的支挡工程为抗滑挡土墙。挡土墙的基础须埋入完整岩层内不小于0.5 m,或者埋入稳定坚实的土层内不小于2m,并置于可能向下 发展 的滑面以下,即应考虑到设置抗滑挡墙后由于滑体受阻,滑面可能向下延伸,该抗滑挡土墙采用片石砼浇筑,墙背回填0.5 m宽的砂砾,使之形成一纵向渗沟,以减少墙背的土压力,并人为地使粗颗粒靠近墙背,并且对挡墙泄水孔的设置应引起足够的重视,防止堵塞泄水孔。另外,路基边沟应和挡墙一起浇筑,以防地表水下渗。抗滑挡土墙的优点是山体破坏少,稳定滑坡收效快。挡土墙的断面尺寸可分别根据现滑面从残存滑体的薄弱部分剪出时的推力以及现修改边坡在各种不利因素下的滑坡推力来确定(计算方法略)。

3.3　排水

路基范围内的排水系统通过截水沟、平台水沟、边坡的排水,以及纵向边沟和路拱横坡收集路基范围内的雨水,再通过边沟或涵洞把水尽快引出路基以外,使路基范围内的土体保持相对的干燥状态。

1)截水沟:应设在滑坡可能 发展 的边界5 m以外,收集滑坡体以外或路基以外的地表水,应予拦截引离,采用浆砌片石铺砌。

2)坡面平台沟:采用浆砌片石加固,收集每层的坡面水,通过纵向排水,把水尽快汇集、引入到截水沟中,其作用是分层拦截地表水,避免由于汇水面积过大而引起的边坡冲刷破坏。

3)坡面的防护:对路堑边坡的绿化工程是配合地表排水的一项有效措施,特别对渗水严重的粘性土滑坡和浅层滑坡效果显著。喷草子不受季节性的影响,边坡面草可滞缓坡面径流流速,防止冲刷,减少下渗,避免坡面泥土淤塞沟槽。

4)对下边坡采用人字架型浆砌片石骨架加喷草子来稳定路堑边坡。

4　结　语

挖方边坡稳定性问题非常复杂,影响因素包括地质和土质条件、地下水渗流、地应力变化等。许多边坡的破坏出现在竣工后的营运期内,破坏同时间有关。路堑边坡的设计现状是:基础研究工作薄弱,原始土性资料少,重经验设计,并且对土工物理力学试验所得的c、∮值相差较大,这就不可能为理论 计算 提供精确的数据。总之,对该滑坡路段整治的指导思想是:完善排水,放缓边坡,下挡上护,稳定坡脚,外封内排,对其整治的效果还有待于以后的观察。

参考 文献 :

[1]　jtj 018-97,公路排水设计规范[s].

第五篇 高速铁路实现机车信号主体化的解决方案_交通运输论文

论文 关键词: 高速铁路 机车 主体化 解决方案

论文摘要:本文介绍了高速铁路实现机车主体化列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统的解决方案。

实现机车主体化是高速铁路系统 发展 的必然趋势。高速铁路系统充分体现了数字化、 网络 化、智能化的发展方向，主要由三大部分构成，即列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统。为实现机车主体化，列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统采取如下解决方案:

1列车运行控制系统

根据我国的具体情况，列车运行控制系统应能满足不同速度列车混合运输的运行方式，并且区间不设地面通过机。采用自律分布式、模块化的系统结构形式。系统分地面和车载设备两大部分，地面设备产生列车控制所需基础数据，传送给列车经车载设备处理，产生列车速度控制曲线，监督或控制列车安全运行。列车制动模式采用连续速控制曲线模式，列车控制方式以人工驾驶为主，也可由设备实行辅助自动控制，列车根据其性能好坏自动调整追踪间隔，线路通过能力有较大提高。

地对车信息传输有三种方式可供选择，即:无绝缘数字编码轨道电路、轨道电路加点式应答器、无线通信。对不同的信息传输方式车载设备采用不同的接收装置来接收，经信息转换和处理后产生列车速度控制曲线。利用无线通信和应答器进行车对地的信息传输。利用轨道电路进行列车占用闭塞分区的检查，用轨道电路和车载测距设备进行列车精确定位。WWW.0519news.cOM

高速线上运行的均为动车组，皆安装高速列控系统的车载设备，车载设备采用先进的数字处理技术，兼容既有线系统，在分界点列车自动识别转换模式，使高速列车能下既有线运行，既有线上运行的安装有高速列控系统车载设备的动车组能上高速线运行。每个车站设一个区段控制中心，通过高速铁路数据通信广域网络实现各区段控制中心之间以及与综合调度中心之间的高速、大容量的信息交换。

根据目前能够满足机车主体化的列控系统技术解决方案和我国现阶段的情况，对列控制式进行比选如下:车载设备接收列控信息的方式不论基于轨道电路、点式设备还是基于无线的方式获取，其列控方式主要有三种:①分级速度控制;②分级速度模式曲线控制;③一次模式曲线控制。

　

1.1不同列控模式能力的比较

列车在不同地段的追踪间隔时间汇总下表2。

　

根据表l和表2，在列控方式为分级速度模式曲线控制时，其列车追踪间隔时间能实现4rnln:列控方式为一次制动模式曲线控制时，其列车追踪间隔时间基本能实现3mill。多级制动模式按速度等级分段制动，其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和列车速度、列车制动性能有关，其线路通过能力变化范围较大，tvm300的运行间隔时分一般为4一5，而tvm430可达到3。目标距离连续速度控制模式，是根据目标距离、目标速度及列车本身的制动性能确定列车制动曲线的方式，它不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式，连续速度控制模式一般以前方列车占用的闭塞分区入口为目标点。其运行间隔可达2.5。

连续速度控制模式能满足要求，且比较成熟;和分段速度列控方式相比，该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响，充分发挥列车制动性能，更适合于不同速度列车混运，所以推荐采用目标距离连续速度控制模式。

1.2地与车信息传输

为实现对列车速度的连续控制，确保高速列车行车安全，控车所需的信息分别由地面设备和机车设备提供给车载列控设备，车载列控设备根据对这些数据的处理，在车上产生相应的制动曲线，监督或控制列车高速、安全运行。地对车信息传输有以下方式可供选择，即:无线通信，轨道电路、点式传输设备，和轨道电缆等。无线通信g一r近年来在欧洲发展迅速，它具有传输信息量大的特点，可满足车地通信的需求，目前我国也己开始进行无线通信的探索，并将其确定为未来ctcs的发展方向。

多信息无绝缘轨道电路或编码轨道电路加点式传输设备，可实现连续速度控制模式所需的信息传输需要，适合我国当前国情。轨道电缆方式在德国lzb系统中采用，与既有线的移频自动闭塞能以实现兼容，在复杂的道岔群敷设轨道电缆会有技术上的难度，也会给维修带来不便。

1.3列控系统的控制原则

高速铁路列车运行控制系统的控制方式有两种:一种是“人机共用、机控优先”，以日本为代表;另一种是“人机共用、人控优先”，以欧洲为代表。人控优先的系统对列车自身制动系统性能的要求相对较低，列车运行速度一般由司机控制，只有列车超过安全运行所允许的速度，设备才自动介入实施制动，它便于发挥司机的主观能动性，减少超防设备对司机操作的干扰。

1.4车载设备智能化原则

列车速度控制曲线的生成有两种方式:一种是以地面为主，列车速度控制曲线主要由地面控制中心 计算 后生成，运行中的列车根据地面传来的指令对列车进行监控，以德国lzb为例:另一种是以车载为主，车载设备处理单元根据传来的各种数据，计算生成列车速度控制曲线，对列车进行监控，以欧洲etcs为例。后一种方式又称为车载设备智能化，是目前列控制系统的发展趋势。

根据我国的具体情况，高速铁路要兼容既有铁路的制式，特别是要满足多种信息传输方式，实现传输系统故障时的降级需要，就必须采用车载设备智能化的方式。

1.5列控系统的实施方案

列控系统的总体方案。主要原则是:采用连续速度控制模式;地对车信息传输按顺序优先采用数字编码轨道电路、轨道电路加点式应答器和无线通信;采用“人机共用、人控优先”的控制方式，车载设备智能化车载设备根据传来的各种数据， 计算 生成列车速度控制曲线，对列车进行监控。

(l)系统。①etcs二级总体功能上符合上述要求;②基于无线通信的列控系统，欧洲铁盟把它作为 发展 方向，它是实现互连互通的最有效方式。西班牙madmd-lerida线的etcs二级仍要轨道电路来检查列车占用，因为考虑系统冗余，无线故障时降为一级，甚至每个轨道区段还装备了有源应答器。所以轨旁设备并没有减少。真正减少轨旁设备的是etcs三级。基于无线通信为基础的列控系统对 中国 而言，尚有以下工作要做:g一r的频点正在审请，若用18(x)mhz将会引起造价和验证的问题;防非法侵入问题将进一步探讨;③基于数字编码轨道电路的列控系统，日本东北新干线的盛冈一八户段己于20xx年12月开通投入运用。中国有多家对数字编码轨道电路的研制已取得可喜的成绩。考虑到选择数字编码轨道电路的余量大一些，可以加点式设备实现连续速度控制模式，这种模式可以说是etcs二级系统的派生，技术上是成熟的，欧洲各大公司是可以提供系统的。

(2)总体方案一:基于轨道电路、点式应答器和智能化车载设备的列控系统。①基本方案:基于数字编码轨道电路和点式设备的列控系统，实现连续速度控制模式。数字编码轨道电路和点式设备实现地对车信息传输，并进行列车占用检查，无线通信或点式设备实现车对地信息传输，智能化车载设备能兼收各种信息传输。系统升级为无线列控时，数字编码轨道电路实现列车占用检查及完整性检查，同时作为无线列控系统降级、冗余系统，对工程投资不会造成浪费:②系统冗余:无车载时，降级为自动站间闭塞:③基本结构:每站设列控中心和计算机联锁设备(或两者一体化)，列控中心和控制中心之间以广域网连接;列控中心和计算机联锁设备与轨旁设备之间用以太网连接;轨旁设备有数字轨道电路和点式设备;智能化车载设备;④可操作性:技术成熟，作为首推方案，并考虑复盖其他方案。

(3)总体方案二:基于无线传输和智能化车载设备的列控系统。①基本方案:基于无线通信的列控系统，实现连续速度控制模式。g一r实现地车双向信息传输，数字轨道电路进行列车占用检查，智能化车载设备能兼收各种信息传输:②系统冗余:无线通信故障时，靠数字轨道电路发码降级为分级速度控制;无车载时，降级为自动站间闭塞:③基本结构:每站设无线基站，基站之间以专用光纤连接;每站设计算机联锁设备，相互之间以专用光纤连接;无线基站、计算机联锁设备和控制中心之间以广域网连接:计算机联锁设备与轨旁设备之间用以太网连接;轨旁设备有数字轨道电路和点式设备;智能化车载设备;④可操作性:急待解决频点等问题，作为方案一的发展与升级方案，对方案一不会造成投资浪费。

1.6与既有线的连接

高速线与既有线的列控模式切换采用点式切换设备，由车载设备自动完成。同时，车载设备设置冗余人工切换手段，防止自动切换故障。人工切换的优先级高于自动切换。当区间道岔衔接既有线时，衔接道岔归高速线控制，在联络线设交接线段划分联锁范围，以机分割，交接线段的优先使用权归高速线。高速列车进入普速区时，高速调度中心对高速列车进行实时监视、车次跟踪、自动报点、自动绘制运行图。

如果高速与普速合用一个站场，同一道岔咽喉，股道分开，可划分出高速区。车站联锁统一设置，高速区由高速调度中心统一控制，涉及两控制区的进路取得另一方同意后由进路始端方办理进路，必要时高速调度中心可放权，由车站进行控制。

2车站计算机联锁系统

车站计算机联锁系统是行车指挥控制自动化系统的一个重要组成部分，并实现与调度中心控制系统、列控系统、通信系统、集中检测系统、旅客向导系统等的有机结合。高速站、中间站和越行站的计算机联锁系统采用三取二或二乘二取二方式的冗余结构，能进行全面的系统自诊断。计算机联锁设备和列控中心设备可以二合一，也可分开设置。车站设进、出站机。列控系统因故停用，车站间采用自动站间闭塞方式。正常情况下以列控为主，进、出站机仅在列控失效时或供没装有列控设备的列车使用。站内采用与区间一样的无绝缘轨道电路侧线采用有绝缘轨道电路，发送列控制信息与轨道占用采取一体化方式。

3综合调度中心系统

调度控制系统采用集中管理分散控制模式，通常调度中心向各站下达列车运行计划(运行图)，车站联锁系统根据运行计划和列车运行信息(车次号等)自动实行进路程序控制，调度员通过修改运行计划或下达进路控制命令的方式调整运行图，必要时也可由车站值班员控制进路。当调度中心系统发生故障时，各车站仍可按原计划控制列车，提高了系统的可靠性。

在综合调度中心建立计算机局域网，构成运输管理自动化系统，为高速铁路运输 现代 化管理提供必要的条件。运输管理自动化系统又称综合信息系统，用于实现各相关子系统的统一接口，综合处理，实现信息资源共亨。管理和协调的子系统有:行车指挥自动化系统、电务设备集中监测系统、牵引供电远动系统、旅客服务系统、机车车辆管理系统、客运管理系统、工务设备管理系统、安全防护系统。

第六篇 新建铁路隧道下穿天然气管道安全施工技术方案_交通运输论文

论文 关键词   天然气管道　隧道开挖  近距离　安全措施　方案

论文摘要  通过对杭甬客运专线hyzq-2标段外岙一号隧道下穿天然气管道安全施工方案的 总结 ，介绍了近距离天然气管道进行隧道开挖施工的方法，通过地表防沉降措施和隧道开挖安全防护措施的实施，确保了隧道施工过程中天然气管线的安全。

一、工程概况

　　　　　　　　图1.1天然气管道过隧道顶部的横断面

外岙一号隧道位于浙江省慈溪市茶亭南外岙 自然 村。隧道起讫里程：dk111+345～dk111+494，全长149m。经过现场勘查，在外岙1xx隧道山顶有一直径ф30cm的慈溪天然气管道，该段天然气管道设计压力为4mpa,管道在隧道线路里程dk111+410,方向大致与杭甬客专线路方向垂直。管道在山顶埋深约1.2m，距离dk111+410隧道断面洞顶垂直距离约14m（附断面图）。进出口距离管道的距离分别为65m和84m。

外岙一号隧道位于剥蚀低山丘陵区，相对高差约60m，自然坡度15°～30°，植被发育，主要为杨梅树林。

围岩分级：ⅴ级围岩129m，ⅳ级围岩20m。

二、施工技术方案

根据20xx年第313号令《石油天然气管道保护条例》：第二十六条 违反本条例的规定，在管道中心线两侧或者管道设施场区外各50米范围内禁止爆破。Www.0519news.CoM

因此，外岙1xx隧道在施工中，大于50m范围以外采用控制爆破，孔深控制在0.75-1m，周边眼单孔装药量控制在0.1kg/m，断面开挖取0.15kg/m。严格控制装药量，控制隧道安全震动速度小于1cm/s。

距管道距离小于50m范围不采取任何爆破作业，采用钻孔灌膨胀剂再用凿岩机进行开挖和破碎岩石的施工方法。

进入天然气管道下部施工前，考虑到隧道开挖后可能会产生地表沉降，影响天然气管道的安全。因此，设计方案采取钢桁架悬吊天然气管道的方案施工，确保隧道在开挖过程中管道不因地表沉降而受到影响。

三、主要的施工方法和施工工艺

㈠岩石破碎方法及施工工艺

由于在50m范围内不能采取爆破的方式进行开挖作业，因此为了天然气管道的安全，我们采用两种方案进行开挖：一：钻孔灌膨胀剂对岩石迫裂的办法进行开挖和破碎作业；二：当遇到比较破碎的岩层，灌注膨胀剂迫裂的效果不理想，采取人工风镐配合破碎机进行开挖。

迫裂法作用机理：膨胀剂灌入孔中，发生水化反应，放热、固结、体积膨胀，对孔壁施加压力，将孔壁外的岩石破裂。

1、主要工艺流程

⑴炮孔布置

膨胀剂迫裂法布孔参数如下：

炮孔按梅花形排列，以利于把岩石破碎成小块，见下图3.2

　　　　　　　　图3.2爆破布孔图

⑵孔距 α=κ×d，d为孔径，k值按下表选取

                 混凝土的k值（孔径≤50mm）              表1

混凝土种类

含筋率/kg.m-3

标准k值

素混凝土

无

10～18

说明：把岩石视作混凝土来考虑，标准值先选取，视破碎情况做调整

⑶最小抵抗性和排距是介质强度、自由面状况、孔径的函数，一般可参照下表选取

最小抵抗线值                            表2

破碎对象的名称

w值/cm

破碎对象的名称

w值/cm

软岩

40～60

中、硬质岩石

30～40

⑷孔深l=αη,h为被破碎体高度，α为经验系数，对厚岩α=1.05

⑸每米炮孔装填量及 参考 单耗，见下表

                           每米炮孔用药量                           表3

孔径/mm

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

用药量/kg.m-1

1.1

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

2.7

3.0

3.3

                       单位体积破碎用量                            表4

介质种类

破碎剂用量/kg.m-3

备  注

软质岩石破碎

8～10

全断面每延米需要2100kg，按109m暗洞 计算 ，整个隧道要228吨膨胀剂。

中质岩石破碎

10～15

硬质岩石破碎

12～20

⑹膨胀剂迫裂法装填及养护工艺如下：

①拌料  散装粉状膨胀剂，严格按选定水灰比，一般控制在0.28～0.33用人工或手提式搅拌机拌匀，搅拌时间不超过1min，搅拌好后马上装入孔中。筒装膨胀剂只需将之放入盛水容器中浸泡直到不发生气泡为止，一般4～5分钟即可。

②装填 搅拌好的浆体必须在5～10min内装完，然后用塞子封口。

2、安全注意事项

因膨胀剂对皮肤有腐蚀作用，要避免直接接触，沾上要立即用清水洗净、装填作业时，装填人员要戴防护眼镜，作业人员避免进入已装填好的区段，以防喷孔伤人。

㈡围岩支护方法及工艺

1．开挖方式

隧道的施工方法与支护参数及辅助施工措施密切相关,根据监控结果合理调整支护参数,从而确保施工安全及天然气管道的安全。

外岙一号隧道隧道主要以ⅳ、ⅴ级围岩为主，ⅳ级围岩共长20m、ⅴ级围岩共长129m。

ⅴ级围岩开挖采用crd法，ⅳ级开挖掘进方法采用三台阶七步开挖，开挖掘进的方式全部采用凿岩机对隧道断面内的岩层进行机械破碎，装载机装碴，自卸车辆进行运碴出碴。

机械开挖掘进中坚持“短进尺、强支护、勤量测、紧衬砌、快封闭”的原则。

2.支护方法

2.1.为保护洞顶天然气管道，施工中注意事项：

2.1.1.隧道施工应坚持“机械掘进、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。开挖进尺严格控制在50cm，严禁塌方发生。

2.1.2.开挖方式均采用机械开挖，不采取爆破。

2.1.3.工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚钢管，且必须对锁脚钢管进行注浆，以确保钢架基础稳定。

2.1.4.当现场导坑开挖孔径及台阶高度需进行适当调整时，应保证侧壁导坑临时支护与主体洞身钢架连接牢固，横向钢支撑可根据监控量测结果适当调整其位置。并考虑侧壁导坑自身的稳定及施工的便捷性。

2.1.5.钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。

2.1.6.临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后，方可进行。

2.1.7.施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，洞身结构的稳定，为支护参数的调整、浇筑二次衬砌的时机提供依据。

2.1.8.隧道施工以前须提前通知天然气管道的产权单位，在产权单位允许后方可施工。开挖过程中严密监控，特别在天然气管道中心5m范围内设置警戒线，避免在开挖过程中施工机具接触天然气管道。对原有的天然气管道警戒标志应该防护保留，并派专人定期检查。管道开挖出来以后不能长期暴露，必须采取相应的措施及时处理。

2.1.9.制定详细周密的安全方案进行备案。在隧道施工期间，派专人携带便携式燃气检测仪在隧道施工场地周围不停检查空气中天然气浓度，出现异常立即停止施工，找出解决方案。

2.1.10.隧道施工结束后对施工范围内的管道用2cm厚的钢管做保护套管，以防止一旦发生天然气泄漏不至于从隧道顶部炸开，确保隧道贯通铁路通车后的运营安全。

2.1.11.双口掘进的汇合点要距离管道断面20m以外，防止施工机械同时震动对管道造成破坏。

2.2．初期支护

初期支护是复合式衬砌的重要组成部分,有足够的强度和刚度控制围岩下沉变形,外岙隧道工程初期支护主要采用直径22mm，长4m的锚杆、28cm 厚喷射混凝土、i20工字钢支撑及挂钢筋网。软弱破碎围岩地段支护及早封闭成环。

在开挖每循环进尺0.6m后，停止掘进，先进行i20工字钢环向封闭支撑，在两侧拱脚及时施作直径50mm的锁脚钢管，同时进行环向注浆锚杆施工，让山体围岩与工字钢及锚杆系统形成一个整体。待这一个支护循环施工完毕后再进行下一个循环的机械开挖掘进。

2.3.砂浆锚杆支护

砂浆锚杆采用螺纹钢筋现场制作，长度为4m。锚杆采用锚杆台车或风动凿岩机钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直，并保证注浆的饱满度。

2.4.钢支撑

钢架由型钢弯制而成。钢架在洞外加工厂利用台架按设计加工制作成型，初喷混凝土之后在洞内进行安装，与定位钢筋焊接。钢架间以混凝土喷平，钢架与岩面之间的间隙用喷射混凝土充填密实，并使钢架埋入混凝土中，钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制，并将锚杆与钢架焊接连为整体，钢架靠近围岩侧的保护层厚度不小于40 mm。

2.5．钢筋网

钢筋网选用hpb240钢筋 ， 钢筋直径6 mm或8 mm，钢筋网由纵横钢筋加工成方格网片，钢筋相交处可点焊成块，也可用铁丝绑扎成一体，网格间距200 mm—250 mm，保护层不小于20 mm,均在加工场统一加工成型后再运至洞内安装。

2.6.湿喷纤维混凝土

外岙一号隧道ⅳ、ⅴ级围岩支护设计中，临时支护封闭掌子面采用素喷混凝土，ⅳ、ⅴ级围岩段采用改性聚脂纤维（钢纤维）喷射混凝土。

3．二次衬砌

二衬采用自行式全断面液压钢模衬砌台车，衬砌台车长10m。

四、确保隧道施工安全的主要技术措施和其它保证措施

㈠主要技术措施

1.监控量测

监控量测的主要目的在于了解围岩稳定状态和支护、衬砌可靠程度，获取二次衬砌及仰拱施作时机，确保施工安全及结构的长期稳定性。在隧道施工期间实施监测，提供及时、可靠的信息用以评定隧道工程在施工期间的安全性，并对可能发生危及安全的隐患或事故及时、准确地预报，以便及时采取有效措施，避免事故发生的同时指导设计和施工，实现“动态设计、动态施工”的根本目的。

监控量测主要做好这几个方面的工作：一是和产权单位签定安全监控协议，由他们委托浙江逸欣天然气公司负责管线的调查（包括：管道的材质、管壁的防护、焊缝情况）和监控管道位置的变化（包括：管道的下沉和扰动）等。二是，由我们自己做好隧道内、外的监控量测工作，及时掌握隧道拱顶变化、净空变化、地表沉降情况，为安全施工起到指导作用。

具体操作流程为：

1.1. 监控量测断面及测点设计

净空变化、拱顶下沉和地表下沉（浅埋地段、管道顶部及前后5m断面）等必测项目设置在同一断面，其量测断面间距及测点数量根据围岩级别、隧道埋深、开挖方法等按表6进行，洞口及浅埋段量测断面间距取小值。

必测项目量测断面间距和每断面测点数量                    表6

围岩级别

断面间距（m）

开挖方法

每断面测点数量

净空变化

拱顶下沉

ⅴ级

5

三台阶七步法

20个测点

1点

crd法

3条基线

3点

ⅳ级

10

临时仰拱台阶法

2条基线

1点

沉降观测按围岩级别确定，本隧道ⅴ级按5m、ⅳ级按10m布设一个监测断面。隧道洞口里程、隧线分界里程、明暗分界里程、有仰拱和无仰拱陈其变化历程及隧道衬砌沉降缝两侧均设置一个断面。除变形缝外每断面布置2个沉降观测点，分别布置在隧道中线两侧各4.6m处，变形缝处每个观测断面布置4个沉降观测点，分别布置在隧道中线两侧各4.6m和变形缝前后各0.5m处。

1.2 .主要监测项目测点布置

①水平收敛

测方法采用水准抄平方法，基准点分别设置在洞内和洞外（用于校核），视线长度一般不大于30m，监测误差控制在1.0mm以内（高程误差0.7mm），必要时采用冗余观测方法来提高监测精度。测点布置如图1、2所示。

②拱顶下沉

在确定监测的断面隧道开挖或初喷后24小时内，在隧道拱顶部位埋设1个带挂钩的测桩（测桩埋设深度约15cm，钻孔直径约20cm，用早强锚固剂固定），并进行初始读数。监测仪器采用水准仪和水准尺。

③地表沉降

隧道浅埋地段地表下沉的量测与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。监测断面垂直于隧道轴向布置，监测断面横断面方向应在隧道

中线两侧每隔2～5m布设地表下沉测点，每个断面设5点，中心点在隧道拱顶正上方，直到拱脚与水平方向45度夹角的地层滑动线与地表交点，在最外测点以外至少5m设两个不动点作为参照基点，通过精密水准仪量测不同时刻测点的高程即可得到测点在不同时间段内的下沉值，如图三所示。另外，在沿着管道纵向每5米悬吊点的桁架上做好标记，测好桁架完全受力时的初始读数，之后开挖至管道下方前后20m范围每天测两次，根据铁四院的设计参数，地表沉降按最大值2cm来考虑加固管道。

2.地质超前预报 

2.1隧道地质超前预报的目的

tsp203探测系统可预报施工隧道掌子面前方以下不良（或特殊）地质问题：1）软弱岩层的分布，2）断层及其破碎带，3）节理裂隙发育带，4）含水情况，5）空洞，6）围岩类别，即可以预测即将开挖隧道相关地质结构及其周围地质状况，同时也可以对力学参数（动态弹性摸量、剪切摸量、泊松比、密度、弹性纵波速度、弹性横波速度等）进行评估，有利于及时预报隧道掌子面前方的地质状况，以便正确指导隧道施工。

3.防止地表下沉的技术措施

隧道开挖后为了防止拱顶下沉而导致地表下沉，一方面我们在天然气管道下方前后10m范围将钢拱架的间距调整到0.5m，另一方面采取在初期支护内圈增设ⅰ20的工字钢做护拱，护拱的间距等同初期支护的工字钢架的间距，以增加拱圈的刚性，避免拱顶围岩柔性变形产生拱顶下沉导致地表下沉。

由于隧道埋深只有14m，在隧道施工过程中地表可能产生沉降，由此，可能导致天然气管道产生较大的变形，甚至开裂。因此，在隧道中线左右各17.5m（铁四院提供的参数）范围外的不动点

处设置两个混凝土支墩，支墩为门式框架墩，上面架设桁架梁将管道悬吊起来，使地表的下沉不带动管道的下沉，确保施工过程中天然气管道的安全输气。避免由于任何原因对天然气管道输气造成影响。（后附桁架设计图）

㈡安全保证措施

1、天然气管道事故应急预案

发生事故时要迅速切断气源，封锁事故现场和危险区域，迅速撤离、疏散现场人员，设置警示标志，同时设法保护相邻装置、设备，关停一切火源、电源，防止静电火花，将易燃易爆物品搬离危险区域，防止事态扩大和引发次生灾害；设置警戒线和划定安全区域，对事故现场和周边地区进行可燃气体、有毒气体、大气环境监测和气象预报，必要时向周边居民发出警报；及时制定事故应急救援方案（灭火、堵漏等），并组织实施；现场救援人员要做好人身安全防护，避免烧伤、中毒等伤害；保护国家重要设施和标志，防止对江河、湖泊、 交通 干线等造成重大影响。

2. 通风技术措施

由于隧道是双口掘进，根据存在天然气管道的特殊情况，进口、出口各设置两台110kw×2的通风机。为了减少风阻，在保证有效净空的情况下，选用大直径(1.5m)的风管。严格控制通风时间，确保置换掌子面附近足够的施工距离。

因dk111+410里程处的天然气管道在隧道顶部14m处，为防止天然气管道因施工发生开裂，导致天然气渗漏进隧道，在隧道内设置气体浓度检测仪，随时随地对隧道内的空气浓度进行检测。空气浓度一旦出现异常，立即停止施工，所有人员撤离现场，关闭电源、火源，在施工现场内停止使用手机，防止发生事故。

3．隧道工程各分项工程质量保证措施

3.1．隧道开挖保证措施

开挖支护是隧道工程的质量控制的源头，针对不同的情况采取切实有效的措施是保证开挖支护质量。坚持“先治水、短进尺、强支护、早封闭、勤量测，快成环、早衬砌”的原则开挖过程中严格按设计控制开挖断面，每开挖循环均测量放样标出隧道中线位置和开挖轮廓，严格控制超挖。当出现超挖时，采用喷锚等永久支护体系时，多次复喷，直至大面平顺。

根据地质预报了解的前方围岩情况，选择适宜的开挖方案。

开挖过程中钢架或临时支撑，重视锁脚锚杆（管）的施工，以确保钢架基础稳定，确保下一个工序的安全施工，要及早封闭成环，必要时增设临时仰拱，保护基底。

3.2．砂浆锚杆施工措施

砂浆锚杆长度根据围岩状况及设计确定严格按交底长度下料，锚杆打设角度与岩层层理相匹配，锚杆角度尽可能与岩层面垂直多穿岩层，呈梅花形布置。要求锚孔内砂浆饱满，保证锚杆、砂浆、围岩间的粘结力。

3.3．喷射混凝土施工措施

喷射混凝土采用湿喷工艺，按初喷和复喷组织施工。喷射混凝土由混凝土拌合站拌合。初喷在清帮、找顶后立即进行，初喷混凝土厚度4～5cm，及早快速封闭围岩。复喷在拱架、挂网、锚杆施工完成后进行。

3. 4．衬砌混凝土施工措施

二次混凝土衬砌采用衬砌台车进行。混凝土衬砌施工采用输送泵灌注，拌合站集中拌和，严格按混凝土配合比生产，混凝土输送车输送。

挡头模板及台车下缘注意模板拼缝防止漏浆，确保施工缝质量。

采用同条件养护试件强度，控制衬砌混凝土强拆模时间，严禁提前拆模。

隧道衬砌前，必须将隧道底部和墙脚的虚碴、浮碴清除干净，确保仰拱及隧道的拱墙衬砌置于坚实的基础上，避免衬砌不均匀下沉开裂。

添加粉煤灰等改善混凝土性能，尽量降低水灰比，控制水泥用量。

采用泵送混凝土工艺，周密组织混凝土运输，防止混凝土离析，最大限度的缩减混凝土运输时间和浇筑间歇时间，并加强混凝土灌注过程中捣固，确保混凝土捣固质量，保证衬砌混凝土的密实度。

控制混凝土入模、拆模时的环境温度与混凝土温差在规范范围内。

4．监控量测质量保证措施

认真加固拱脚，加强纵向联结等，上台阶初支要清除拱脚积水与淤泥，通过打设超长拱脚锚杆或扩大拱脚减少下台阶开挖后的下沉量。使初期支护与围岩形成完整体系。

尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空；控制落底长度，视围岩情况采用1-3m，不大于6m。

找出每道工序的合理施工时间，各工序严格按标定时间进行控制，从而缩短循环作业时间，减少开挖面土体的暴露时间，支护及时封闭成环。及时监控量测围岩，观察拱顶，拱脚的收剑情况，据此调整初期支护参数。

合理进行围岩支护：采用聚丙烯纤维混凝土、锚杆、钢筋网及钢架进行联合支护，并紧跟开挖掌子面，并根据具体情况在隧道底部打设锚杆，或在隧道顶部打入超前注浆小导管支护，并尽可能使初期支护在开挖面周壁迅速闭合；衬砌结构尽早闭合，膨胀岩隧道开挖后，围岩向内挤压变形一般是在四周同时发生，所以施工时要求隧道衬砌及早封闭，要求隧道开挖能尽快形成全断面，以便快速完成隧道断面的二次衬砌施工。

五、天然气管道加固方案

1. 为防止隧道在开挖过程中出现垮塌，天然气管道采取桁架吊顶的措施进行加固。以隧道线路中线线为中点，沿天然气管道左右各17.5米，总长35米的范围设置三角桁架，桁架的设计详见附件。

2.桁架的支撑采用门式墩，在35米的范围两头各设置一个，墩基础采用明挖扩大基础，基础置于硬质基岩上。墩身采用钢筋混凝土，高度约1.5米。门式墩结构尺寸详见附件。

3.桁架架设完毕后，每隔5米设置一个吊点。在吊点的位置开挖出天然气管道，管道埋深约1.2米，开挖至1.0米时候，更换工具，采用木制锹进行开挖，主要目的是为了防止铁质工具破坏管道外面的绝缘漆，产生火花。

4.天然气管道在吊点进行吊装时候，管道外应该先包裹一层橡胶绝缘套管，防止铁质吊装设施直接管道发生摩擦，保护天然气管道。

5.管道吊装完毕后，及时对开挖出的管道进行原土回填，避免管道长期暴露。

6.在施工过程中，对隧道顶天然气管道采用栅栏进行封闭，并指派专职安全员进行巡逻检查，禁止闲杂人及明火等进入管道防护区域。

7、按铁四院的设计方案施工地表沉降值最大不超过2cm，而管道不允许有沉降变形，因此在每个吊点处的管道上面安装一个与之相连接并露出地面的测点，一旦检测到管道有下沉，立即用悬吊点的紧线器紧钢丝绳，确保管道沉降量为零。

8.隧道施工完毕后，对隧道顶35米范围内的天然气管道采取换管措施，并加设2cm的套管，具体换管方案由具有相关资质的浙江省煤电研究设计院设计。

六、钢桁架的设计方案

计算 过程  （钢 柱）                  

截面类型= 16; 布置角度=0; 计算长度：lx=1.46, ly=2.00; 长细比：λx= 4.9,λy= 18.9

构件长度=2.00;  计算长度系数: ux=0.73    uy=1.00

截面参数:  b1=450, b2=450, h=700, tw=14, t1=20, t2=20

轴压截面分类:x轴:b类, y轴:b类

验算规范: 普钢规范gb50017-20xx                                                 

强度计算最大应力对应组合号: 27,  m=-166.42, n=303.64,  m=-1088.08, n=-297.48

强度计算最大应力 (n/mmmm)=189.67

强度计算最大应力比 =0.925

平面内稳定计算最大应力 (n/mmmm) =138.74

平面内稳定计算最大应力比 =  0.677

平面外稳定计算最大应力 (n/mmmm) =145.39

平面外稳定计算最大应力比 =0.709

腹板容许高厚比计算对应组合号: 18,  m=40.76, n= 192.20,  m= -149.06, n= -61.17

gb50017腹板容许高厚比 [h0/tw] =64.12

gb50011腹板容许高厚比 [h0/tw] =70.00

翼缘容许宽厚比 [b/t] =13.00

强度计算最大应力 < f= 205.00

平面内稳定计算最大应力 < f= 205.00

平面外稳定计算最大应力 < f= 205.00

腹板高厚比 h0/tw= 47.14 < [h0/tw]= 64.12

翼缘宽厚比 b/t = 10.90 < [b/t]= 13.00

压杆,平面内长细比 λ= 5. < [λ]= 150

 　 压杆,平面外长细比 λ= 19. < [λ]=150

均布荷载下最大挠度计算：

经公式ymax=ql4/8ei计算得最大挠度19.6mm＜δ=20mm

风荷载作用下柱顶最大水平（x 向）位移:

节点( 30), 水平位移 dx=0.042(mm) = h / 75441.

风载作用下柱顶最大水平位移: h/75441< 柱顶位移容许值: h/150

经过计算，设计的桁架受力、满荷载下的最大挠度以及风荷载下的水平位移均满足要求。

七、结束语

事实证明这种近距离高压天然气输气管线的隧道开挖及安全防护方案是安全的，用监控量测来预控沉降变形的措施是切实可行的。钢桁架悬吊输气管线起到了安全储备的作用，相当于新奥法施工隧道二次衬砌的作用机理，有效的防止了管道的沉降变形，确保了输气管道在整个施工过程中的安全。

参考 文献

⑴《石油天然气保护条例》（20xx年313号令）

⑵《浙江省办公厅转发省公安厅等部门关于切实做好天然气管道保护工作意见的通知》（浙政办发20xx年第85号文件）

⑶《爆破安全规程》gb6722-20xx

⑷《石油天然气管道安全规程》

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