时间：2022-10-19 02:08:49
序论：在您撰写线路设计论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
输电线路设计软件有以下特点：（1）需要考虑复杂的气象条件因素，进行很多电线力学的有关计算，涉及到大量的求解状态方程等数值计算，手工计算工作量非常大，因此适合采用计算机进行计算。（2）功能计算多，且相互之间有大量的数据关联，只有少部分计算完全独立，适宜采用数据库和面向对象技术进行处理。（3）输电线路设计需要查询大量数据，包括气象区数据、导线参数、地线参数、计算系数等。人工查询数据将很费时，计算机的数据库管理功能将是很好的解决方案。（4）输电线路设计中还有许多是进行设计或施工校验，校验用人工进行费时且不准确。（5）输电线路设计和施工计算后将输出大量的设计数据，并绘制成相应的各种曲线以便工程应用。数据的显示和图形绘制用人工完成是很困难的，用计算机进行处理则非常方便和直观。
二、基于.Net的输电线路设计软件的特点
Microsoft公司的.NET框架是一种新的计算平台，它简化了在高度分布式Internet环境中的应用程序开发，考虑输电线路设计的网络计算及相关的信息管理，基于.NET框架的输电线路设计软件具有以下特点：（1）.Net框架的程序设计语言具有语言无关性，可以实现跨语言编程和调用。对于输电线路设计软件设计图形接口、表格显示、文字处理等是非常重要的。同时也方便同其他的程序接口，如可以用VBA进行AutoCAD接口，同Excel和Word等进行交换，以及在Web上进行计算信息的及查询等。（2）输电线路设计软件参数众多，应当使用数据库技术管理系统数据。基于的数据库访问技术，更方便实现各种数据库的在线和脱机访问操作。（3）工程应用中要求对输电线路设计计算结果进行大量的图形化处理，传统的程序一般是基于AutoCAD进行图形开发，但程序算法需用其他语言如C++等，开发难度大。利用GDI+可方便实现图形的各种显示、预览和打印等。即便VBA用AutoCAD进行图形的二次开发，.Net下进行VBA的二次开发也很简单。对于各种计算功能则可以选择在.Net平台进行，而复杂的杆塔等图则通过VBA在AutoCAD实现，通过数据库关联。这种模式能兼顾两者的优点，并具有很好的灵活性和可扩展性。（4）输电线路的设计与施工计算功能多，数据关联大，图形显示较复杂，用C++编写开发难度较大，VB进行开发功能难于实现，选用C#.Net是一个很好的方案。（5）基于分布式的输电线路设计软件具有智能客户端的优点，方便离线应用和多用户的角色管理并可应用于网络应用中的工作流进行管理。
三、软件架构及算法
为满足中小设计单位对输电线路设计计算程序的要求，根据对输电线路设计与施工计算的算法特点，程序总体上由输电线路程序类构成，下面又分为输电线路计算类和输电线路界面类（接口）。输电线路计算类完成各个功能模块和中间计算结果的数据定义及计算，同时还包括数据库的相关处理。输电线路界面类则负责程序主界面、数据库界面、绘图的实现。基于.Net框架的输电线路设计计算软件构成如图1所示。各个类的作用如下：（1）输电线路计算类。输电线路计算类和界面类独立，包括输入数据类、输出数据类、特殊数据类等3个类完成气象区定义、导线数据定义、特殊计算数据定义、计算结果输出类（如比载、临界档距、控制条件、应力、弧垂等）。采用该方法将输电线路的数据根据具体工程需要进行组织，便于面向对象的方法进行编程，同时方便通过数据库接口。综合程序计算类SdjsClass。这是整个程序的核心模块，主要包括比载计算、临界档距计算、临界档距判断、控制参数计算和应力计算、方程求根程序；由于这些任务是输电线路计算的基础部分，所以将其单独划分为一个计算类，方便其他的模块（组件）调用，这个模块中以临界档距判断和控制参数计算最为关键。特殊程序计算类。这是程序的另一个主要的模块，完成25个子程序功能的实现，数据定义包含在TSdDataClass中，各个计算模块具有相对独立性。数据库类。包括输入参数数据库类，该类完成输入参数的数据库定义、数据库操作，如记录填充、查询、添加、删除等。输出结果数据库类，该类完成输出结果的有关数据库操作，如输出结果更新操作。数据库采用SQLServer数据库，用进行访问。曲线绘图类。由于输电线路设计计算程序需要绘制大量曲线和图形，如应力曲线、安装曲线、弧垂曲线等。该类完成通用的曲线绘制方法，简化软件结构。图2是软件采用GDI+绘制的耐张绝缘子串倒挂临界曲线图及判断结果。如果考虑用AutoCAD进行绘制相关图形，这样更符合现场工程应用，则可以利用VBA或其他二次开发工具进行绘图或采用绘图转换插件技术。（2）输电线路界面类。该类完成输电线路界面的显示和绘图的实现，界面类相对独立，调用计算类的相关数据和计算方法。进行曲线绘制和其他图形绘制时采用.Net框架下的GDI+技术。（3）分布式网络应用类。该类以接口的形式存在于程序中，以充分利用.Net的网络应用功能，可实现输电设计与施工的信息管理。同时其信息管理采用智能客户端的工作方式。
四、功能及算法特点
.Net平台上开发输电线路设计软件的功能主要集中在相关的设计计算上。功能上应涵盖输电线路设计和相关的设计与施工校核。输电线路设计与施工计算和校验功能包括：输电线路应力及弧垂综合计算；导线最大弧垂判断；代表档距计算子程序；地线最大使用应力计算；有高差档的应力和弧垂计算子程序；悬挂点不等高连续档的应力和弧垂计算；线路进出线档（含施工与竣工）计算；线路中孤立档计算；防振锤安装距离计算；直线杆塔风偏角临界曲线；导（地）线上拔临界曲线；导线悬挂点应力临界曲线；耐张绝缘子串倒挂临界曲线；悬垂绝缘子串机械强度验算；导线悬垂角校验；最大允许档距计算；K值曲线及模板曲线计算；连续倾斜档施工紧线时应力和弧垂计算；垂直档距、极限档距与允许高差计算；档距中有集中荷载时的应力和弧垂计算；衰减系数结求断线张力一解析法。数据库功能。典型气象参数和导线参数查询，自定义参数输入，中间计算结果查询等数据库参数管理功能。在输电线路设计算法上，为了使计算的理论依据更加严密，计算步骤更加明确易懂，计算结果更加准确实用且便于计算机编程实现，对传统的[17]和通常见诸文献的某些内容进行了大幅度改进，比如：避雷线最大使用应力的确定采用了更严密的算法[18-19]；对导线悬挂点应力的校核方法进行了更准确合理的计算[20]；对连续倾斜档施工紧线时应力计算方法进行了特殊处理，使之更方便计算机处理；对线路进出线档计算中临界档距的分析计算与判断采用了新方法；对等高和不等高时的孤立档和连续档的临界档距分析计算与判断统一为一种模式进行处理等等。这些算法经过工程实际应用其正确性得到了证实。图3是弧垂应力与安装曲线综合计算的界面及计算文本结果。
五、结论
①设计依据。列出工程设计任务书及批准的文号、经审核批准后的电力系统设计文件、上级机关或下达设计任务单位对工程设计的有关指示性文件等，以及与建设单位签订的设计合同。②设计规模及范围。设计规模是根据工程设计任务书的要求，说明线路的电压等级，输送电力容量及导线截面，线路起讫点、长度、回路数，中间落点及连接方式；设计范围一般包括线路的本体设计，通信保护设计，工程概算和预算，对运行维护设计考虑的附属设备等。还应该说明线路是否包括降压运行的设计，进出两端变电所临时线的设计及检修站、巡线站的建筑设计等。③建筑单位及期限。限定工程建设单位、施工单位，按设计任务要求及设计单位安排，明确施工时间及建成投产时间。④主要经济和材料耗用指标。主要包括全线总的综合造价和本体造价，每公里的综合造价和本体造价。说明每公里耗用的导线、避雷线，导线和避雷线用的绝缘子、金具、接地材料、杆塔、基础、水泥、木材等的数量。
2电力线路设计
2.1路径设计
①变电所进出线。说明两端及中间变电所(发电厂)进出线的位置和方向，还要表示出现有和拟建线路出线的关系，合理布置进出线方案。②路径方案的选择。按照已掌握的线路路径资料，对全线选出各有特点的两、三个路径方案进行比较，在大的方案中也可以选出不同的小方案参加比较。各路径方案要从路径长度、可利用的铁路、公路、水路等交通条件，沿线路地形、地势、水文、地质情况，特殊气象区，污秽地区，森林资源，矿产资源，跨越河流，各种障碍物，选用的线路拐角及线路曲折系数等情况，来说明各路径方案的优劣。除了从技术上比较各路径方案外，还要从线路安全运行、方便施工、降低造价、经济运行、障碍物的处理及大跨越情况等方面进行全面的分析比较。
2.2气象条件
①气象资料的分析及取值。对沿线气象台(站)的气象资料和送电线路、通信线路的运行经验及自然灾害资料进行分桥说明。如果送电线路较长或气象区复杂，可分段选择气象区。气象资料的取值包括：最大风速的取值、电线覆冰的取值、年平均气温的确定、最高和最低气温的取值、雷电日数的取值。②将已选取的各种气象条件，分别按最高气温、最低气温、最大风速、覆冰、安装、年乎均气温、外过电压、内过电压等情况所对应的气温、风速、覆冰的气象条件组合数值，以全国典型气象区划分的表格形式汇总列表表示。
2.3机电部分
①导线。按照工程设计任务书的要求和电力系统设计，决定导线截面和分裂根数，论证导线型式、规格、分裂方式、分裂间距等，并说明导线的主要机械和电气特性。通过污秽区时，应说明是否采用防腐导线。此外，应提出导线的防振措施，确定是否需要换位，说明两端和中间变电所(发电厂)的相序排列情况，按换位或换相情况绘出换位或换相布置图，按设计规程和有关规定确定导线对地和交叉跨越的距离。②避雷线。按照设计规程规定，经分析比较，确定避雷线的型式、规格并列出其性能情况，确定避雷线的绝缘方式，绝缘子串型式，绝缘子型式及片数，绝缘间隙距离及换位方式和防振措施等。③防雷接地及其他。按送电线路的电压等级，通过地区雷电话动情况和已有线路的运行经验来确定避雷线根数、保护角、档距中央导线和避雷线的最小距离。按照地质、地貌情况，说明采用接地装置的主要型式和要求的接地电阻值。按照送电线路设计情况，计算雷电预期跳闸率和耐雷水平，以满足过电压保护规程的要求。按导线荷载条件和防电晕性能要求，选择线路各种金具型式。如采用分裂导线，应选择间隔棒型式，并确定间隔棒在档距内的安装距离。按无线电干扰标准设计，提出防干扰措施。
2.4杆塔和基础
①杆塔设计。按照全线地形，交通情况，线路在电力系统的重要性，国家材料供应及施工、运行条件等因素，选择杆塔型式。设计时一般应尽量选用典型设计或经过施工运行考验的成熟杆塔型式并说明杆塔的使用条件。对新型杆塔的设计要充分研究设计理由，经科学试验后再选用。同时要说明所采用的各种杆塔型式的特点、适用地区、使用钢材量和混凝土量等技术经济指标，说明杆塔的使用条件(如设计最大风速、覆冰厚度、水平档距、垂直档距、最大使用档距、线间距离、标准杆塔高度和分段高度、杆塔允许转角度数、杆塔重量等)及杆塔设计的主要原则。②基础设计。依据基础设计应遵循的有关规定和原则，按照全线地形、地质、水文等情况，以及基础受力条件，来确定基础的型式，并说明各种基础型式的特点，适用地点、地质、水文条件，每基耗用材料量及有关技术经济指标。对一些特殊基础(如沼泽地基础、强腐蚀地区基础、大孔性土基础、特殊不良地质基础)的设计问题，应进行必要的试验，提出处理措施。
2.5大跨越设计
大跨越设计一般指线路跨越通航大河流、湖泊、海峡等的设计，其档距在800m以上或杆塔高度在80m以上，且发生事故时，严重影响航运或修复特别困难，故导线选型或杆塔设计需予以特殊考虑。对线路跨越较大的山谷，是作为大档距来设计，一般情况下只对导线及特殊的气象条件进行处理。
①跨越地点及气象条件。说明各跨越地点的杆塔位处的地形、地势、水文、地质、主河道变迁、通航、跨越档距的大小等情况，选出几个跨越方案。并选择最大风速、电线覆冰和气温等。②导线和避雷线选择。按照导线和避雷线的电气和机械性能、跨越挡距的大小、杆塔高度、导线和避雷线的间距及荷载条件，选择导线和避雷线。此外针对大跨越比一般线路振动严重的特点，说明采用的防振措施。③绝缘子串及金具。除按照对一般线路考虑的条件外，还应按线路荷载大和杆塔高，需增加绝缘子片数的情况，选择或新设计绝缘子串及金具。④跨越方案的优化。将各跨越设计方案的杆塔型式、高度和基础型式，采用单、双回路跨越和路径长度，以及采用导线和避雷线，绝缘子和金具，施工和运行条件等进行综合比较，对各跨越方案进行全面论证，推荐出大跨越的最佳方案。
3结语
送电线路的初步设计是一门较为复杂的学科，此项工作要求设计人员既懂专业知识,又必须有现场处理各种复杂局面的实践经验。特别是现场踏勘阶段，设计人员需不辞劳苦、反复踏勘,收集各种现场资料,比较各种方案以选出一种既经济又切合实际的方案。经过辛勤工作设计出的线路即使不是最好也是较为合理的。
参考文献：
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[6]黄国辉.高压输电线路杆塔各种基础比选[J].中国高新
1）配电装置的合理选择。对于10kV配电线路配电装置的选择方面，其设计技术要点体现在以下几个方面：①在电器一级裸导体的选择方面，应该满足温度条件。温度环境的设计依据应该以每年最热月中最高温度的平均值。对于屋内电器以及裸导体选择方面，应该根据以往的温度统计资料，以最热月平均温度+5度的基础上进行设计。当温度低于仪表电器的最低允许温度时，要加强保稳措施防止冰雪事故的发生。另外隔离开关设置的破冰厚度要大于最大的覆冰厚度。②配电装置的抗震等级应该满足国家相关文件的规定，目前我国主要的相关文件为电力设施抗震等级设计规范。③在配电装置最大风速设计过程中，应该以10米高空中30年内最大风速10分钟的平均值。如果最大平均风速大于每秒35米，安装户外配电装置时，应该保证安装高度低于10米，并采取相应的加固保护措施。
2）配电线路中电器、导体的设计选择。在配电线路导体以及电器的设计过程中，其技术要点包括以下几个方面：①相关导体以及电器的绝缘水平应该满足相关标准。②保证选用电器的承受电压，确保其高于该配电回路中的最高运行电压。设计中选用的导体，其允许的最大电流应该大于该回路汇总最大的持续电流。并且导体、电器等在设计中需要考虑日照对其的影响。③在导体、电器热稳定性、动稳定、开断电流验算设计过程中，应该严格的按照设计规划进行，并考虑配电系统长远的规划。具体的计算应该按照三相短路实施相关的验算。④当配电线路电压互感器回路采用熔断器进行保护石，不用对其热稳定以及动稳定进行验算。如果用高压限流熔断器对其进行保护，需要根据限流熔断器的特性实施热稳定以及动稳定的验算。
3）配电线路路径的选择。在配电线路路径设计选择方面，主要的设计选用原则包括以下几个方面：①配电线路的选择尽可能的方便施工，尽可能避免对农田的占用，需要具有便利的交通条件以及运行维护条件，保证路径选择经济合理、安全。②在配电线路选择上，应该避开一些特点的场所，包括不良地质、油厂、军事重地、机场等；③在配电线路出线端一般采用12、16、24电缆沟，尽可能减少重复施工；④光缆的走线一般是根据10kv架空线，其配备一般以1到2千米为宜，如果光缆过长，会给线路维修与施工增加难度，线路果断会增加接头的数量，对信号造成影响；⑤尽可能的考虑到直线转角问题，将其设计为直线转角杆塔。
4）对路径的初步设计。在10kV配电线路路径的初步设计过程中，具体的设计内容包括总线路设计、线路机电路线设计、杆塔与基础设计。总线路：总线路设计方面，一般包括线路走径设计、设计依据一级一级工程设计三个方面。对于线路设计依据应该从线路设计原则出发，满足当地的实际情况毛病根据相关的设计文件与规章设计执行。制定工程设计各个分项目的任务书，并签订设计合同，对相关的文件与编号进行认真审批。机电路线设计：在机电路线设计方面，包括了导线架设计、气象内容、金属机具设计与组装设计、绝缘子串设计、导线防震设计。保证机电线路在可能发生的恶劣环境下，也能够安全稳定的运行。导线架的设计应该满足最大盈利，其材质结构等都需要满足配电线路的送电能力，提升线路的防震性能，采取相应的防震措施。杆塔与基础设计：10kV杆塔主要包括直线、转角、耐张、终端等几种形式。塔型以及高度的选择是配电线路设计中关键的内容，必须坚持维护方便、经济、稳定等原则。耐张杆塔选择中，需要尽可能选用高度较低的杆塔，保证杆塔具有较为良好的受力条件。在塔型选择方面，需要根据10kV配电线路工程实际情况，加强新工艺、新材料的推广与应用。这样也能降低对材料的使用，缩短工期，为成本控制提供有力的帮助。
2、总结
导线主要用来输送电能和传送电流，是220kV架空输电线路设计过程中，必不可少的设备。由于导线一般都是架设在电线杆上，需要承受各种外力以及自然环境的破坏，所以一定要选用电气性能良好且机械强度高的导线。在生活导线有很多的种类，但是由于铜芯铝绞线不仅机械强度比较好，而且能够传输大部分的电流，所以在设计220kV架空输电线路时，大多使用铜芯铝绞线。在高压电网设计中，电压的等级与输送电量是成正比的。为了提高电能的输送质量，减少对高频通信的影响，对于220kV架空输电线路通常使用两根以上的分裂导线，且对于导线截面的选择要考虑以下几点：一是电压的损耗量；二是发热条件；三是电流的密度。总的来说，在设计220kV架空输电线路时，要选择满足以下条件的导线：首先导线一定要满足相关的规定。其次，导线达到一定的机械度，以满足放线要求。除此之外，导线的表面不能损坏，要保持平滑圆整。
2电线线路路径设计分析
在220kV架空输电线路设计过程中，电线线路路径的设计是整个输电线路设计的关键，直接影响着输电线路设计的经济性、可行性以及可靠性，是整个输电线路的成败关键。通常对输电线路路径的设计是本着电力系统的稳定性和可靠性的原则，然后设计出施工简单，且成本较低的路径。而对于输电线路路径的设计主要从两个方面分析，一个是图上选径，另一个是现场选径。对于图上选径，输电线路路径设计人员首先要集中输电线路附近的地形图，然后依据经验，把输电线路的起点、所经过的必须点以及终点标记起来。其次在分析各个地点附近的自然环境和交通条件等，不断的分析修改，争取找到科学合理的输电线路路径，然后制定方案。最后，等到准备好一切的基本工做，输电线路路径设计人员可以依据设计方案选择合适的材料和设备。对于现场选径，也就是让输电线路路径设计人员对实地进行考察，然后把图纸中的路径设计落实到现场。然而在这个过程中，需要输电线路路径设计人员付出很大的耐性，因为通常一个路径往往需要勘测多次才能确定。除此之外，在现场选径的过程中，要避免穿过森林、花园以及农田。同时也要考虑现场的自然环境，避免经过覆冰现象严重的地带。
3电线杆塔的设计分析
在220kV架空输电线路的设计过程中，杆塔主要用来支撑220kV架空输电线路，在杆塔的选取设计过程中，工作人员应该充分考虑其建设的造价、施工工期以及其运输的费用等。由于不同型式的杆塔，在施工过程中的运送、施工、占地等都不相同，所以在选择杆塔时，要考虑当地的地质以及气象等，设计符合要求的杆塔，确保架空输电线路正常完工，且成本花费较低，工期比较短。通常在220kV架空输电线路设计时，依据当地的实际情况，尽量选用已经被运行的成熟的杆塔，避免使用新型的杆塔，因为要是使用新的杆塔还要进行一定的测试，然后要对其进行研究分析，这样不仅会浪费大量的时间，还会浪费一定的金钱，造成不必要的损失。
4结束语
（1）设计依据
在工作开展之处，必须对参考依据进行仔细研究，如上级部门下发的任务书、指导性文件、设计规范文件、设计合同等。
（2）对设计工作中的细节有一个初步的了解
及线路输送电力的容量、电压等级、导线截面、线路总长度、中间落点、连接方式等，同时对设计范围有一个初步的规划，如工程的预算、工程需要应用的设备等。
（3）根据下发施工任务的要求
对设计的各部门进行安排，同时让各个设计部门明确好各项工作开始的时间和完成的时间。
（4）主要经济和材料耗用指标
主要包括全线的本体造价及综合造价，每公里的本体造价及综合造价。除此之外，还应当说明每公里耗用的避雷线、导线，以及其与避雷线
2电力线路设计问题的研究
（1）优化电力线路设计工作
首先，应该明确电力线路设计的依据，也就是设计的原则，需要根据不同作业施工地区的实际情况来有针对性地进行设计，严格依照各种文件条款的规定展开线路设计。其次，优选电力线路路径。在明确了设计思路与设计依据后，就要做好路径方案的选择，要从线路路径长短、能够被开发利用的各种交通线路以及交通线路周围的地形、地质状况，河流布局以及常年的气候特点等方面出发进行优化布局和选择，其中要重点避开工业污染严重、地形复杂、地表障碍物繁多等地理空间环境，同时要结合线路转角、曲折系数等方面来选择最优路径。将一切因素进行综合考虑、集中处理后，再选择最优电力施工线路。
（2）线路机电部分的设计
线路机电部分的设计在整个电力线路设计中也占据着十分关键而重要的地位，这其中要顾及气象条件、导线架设等因素。要求我们在设计中注意以下几点，第一，注重优选气象条件。当电力线路的长度过长，遇到气象环境较为复杂的地区时，需要对这些气象区进行分段处理，具体需要重点参考的因素有：当地的年平均温度、最高温与最低温、风力最大值、电线覆冰值、雷雨时间、电线内外电压等等。第二，导线的技术标准。要根据电力线路与系统的设计需要等来科学选择导线，其中包括截面、型号、规格、价格、质量等因素的考虑，其中要明确导线的主体机械与电气特征。第三，科学组装。因为电力系统的杆塔结构、绝缘子类型、导线等都各有差异，因此，需要采用各类组装模式。通常来说，单串绝缘子串就能够达到标准、满足要求，当遇到一些特殊的地理环境，例如：交通线路、复杂地形区、高寒区等时，则可以用双串绝缘子串来达到标准。第四，导线的防震。为了增强导线的防震抗震功能，要从以下因素出发来优选导线，例如：安全系数、使用应力最大值、平均运行应力等等，同时也要顾及电力线路所经由地方的环境特点，例如：地形状况、气候条件等等，对应提供抗震方法。其中要重点考虑施工地区的风力状况、线路架设高度、地形等因素，因为这些因素会严重影响导线震动规模。
（3）科学选择杆塔类型
电力线路的杆塔类型大致包括：直线型、转角型、耐张型等等，具体的线路设计作业中，可以着重选择那些能够经得住施工考验的成熟杆塔，而且要明确选择一种杆塔类型的原因，这就需要明确不同类型杆塔的特点，以及这种杆塔的适宜条件，所需的钢材、混凝土数量等等，也要将线路所经由路径的环境因素纳入考虑范围，经过多重比较分析与鉴别之后，再决定选择哪一种类型的杆塔。
3结语
最小坡段长度
(1)站坪坡段最小长度:《设规》规定:“车站站台计算长度内不得设置竖曲线冶,以保证站台平整和乘客安全,并便于车站设计施工。设站坪坡度2%,车站两端节能坡25%,则两端相邻坡度差分别为27%和23%,按半径3000m计算竖曲线切线长分别为40.5m和34.5m,以当前国内地铁常采用的国产B型车6节编组为例,列车计算长度取整为120m,则站坪坡段最小长度为40.5+120+34.5=195m,取整为200m。
为便于车站布置留有余地,通常可设计为250m。当采用其他较长车型或列车编组较多时,则站坪坡段最小长度应相应加长。带有配线的车站应根据岔线布置要求设计站坪坡段长度。
(2)区间线路最小坡段长度:《设规》规定:“线路坡段长度不宜小于远期列车计算长度冶,使一列列车范围内只有一个变坡点,避免变坡点附加力的叠加影响和附加力的频繁变化,以保证行车的平稳。还规定应满足相邻竖曲线间夹直线长度不宜小于50m,使竖曲线既不相互重叠,又相隔一定距离,有利于列车运行和线路维修养护。区间线路较站端行车速度较高,为提高行车平顺性和乘客舒适度,竖曲线需采用较大半径,一般情况为5000m。
相邻两变坡点的坡度差设定均为最大30%,则其竖曲线切线长均为75m,仍以上述列车长度120m为例,则最小坡段长度为:(75+50+75)m=200m>120m,可见当两相邻变坡点坡度差均控制在30%以内时,则区间线路坡段最小长度可设计为200m。
当相邻两变坡点坡度差大于30%时,则最小坡段长度应相应加长。由于现行《设规》对变坡点坡度差最大值没有明确规定,加之竖曲线和缓和曲线重叠也不受限制(因地铁多采用混凝土整体道床),因而线路拉坡时随意性大,往往将相邻两反向大坡度直接相连产生很大的坡度差,又疏忽了检算,容易发生竖曲线间夹直线长度不满足要求的设计违规问题,对此设计者尤其是新手应引起足够重视。
最大坡度差限值研讨
相邻坡段坡度差,不同类别的铁路都有明确的限制规定,以客货混运的常规铁路为例,20世纪70、80年代的《线规》规定,坡度差不应大于重车方向的限制坡度值。现行《铁路线路设计规范》(GB50090—2006)对坡度差值作出了更详细的规定,根据列车通过变坡点时产生的纵向力不大于车钩强度和不同列车牵引定数这两个因素分为4档,一般为8%、10%、12%、15%,困难情况为10%、12%、15%、18%。地铁不同于常规客货混运常规铁路,地铁是客运专线,没有货运,列车种类、牵引质量单一,其动车组牵引力充裕,但因地铁是城市轨道交通客运专线,故对其行车平稳性和乘客舒适度应是重点考虑的因素,坡度差过大,对此影响较大,同时对设计施工、运营养护也带来不利影响,因此,对地铁坡度差最大值宜有所限制,论述如下。
(1)行车平稳性和乘客舒适度
列车通过变坡点时要产生附加力和附加加速度,引起车辆振动和局部加速度增大,变坡点采用竖曲线连接可得到有效缓解。但当列车通过竖曲线时,产生的竖向离心加速度未被平衡部分仍将影响乘客舒适度。当变坡点坡度差过大,即相邻两反向大坡道,列车交替降速加速,影响行车平稳性,因而也降低了乘客舒适度。
(2)方便设计
由于地铁站间距离短,市区一般1km左右,扣除站坪及站端坡段,区间线路纵坡往往只能设计成短坡段,通常多采用200m。如前所述,当相邻坡段坡度差控制在30%以内时,设计最小坡段200m无须检算即可满足竖曲线间夹直线长度规定,从而可避免坡度差过大容易发生的设计违规问题。
(3)有利施工
变坡点竖曲线地段线路高程需要调整,当调整量大于整体道床厚度允许调整量时,需通过调整结构高程来实现。如地下线框构施工需要通过结构变截面降低底板(凸形变坡点)或抬高顶板(凹形变坡点)来满足调整量。而盾构施工时,竖曲线地段线路高程调整量只能在盾构推进中进行调控实现,给施工带来难度,坡度差越大,调整量越大,调整地段越长,如坡度差为30%时,高程调整量最大处563mm,调整地段长度达150m,若坡度差再大,则盾构推进调控难度更大,对此施工部门反映强烈。
(4)轨道养护维修
如前所述,列车通过变坡点要产生附加力和附加加速度对轨道产生冲击,故变坡点处竖曲线地段和线路平面曲线地段一样,都是线路的薄弱环节,是轨道养护维修的重点地段,坡度差越大,竖曲线越长,例如坡度差30%,则竖曲线已长达150m,若坡度差再大,竖曲线更长,势必增加运营期间的轨道养护维修工作量和费用。
综上所述,从提高乘客舒适度,方便设计施工,减少养护维修和运营费用等多方面考虑,认为对坡度差最大值应有所限制为宜。据了解,在工程实践中,地铁线路纵坡设计对坡度差值实际上有所控制,例如北京地铁一期工程线路设计中,规定两相反方向的坡段连接时,其中一个方向的坡度不应大于5%,在二期工程中放宽至10%。
根据以上分析,并考虑便于设计操作,建议对地铁线路相邻坡段坡度代数差最大值取《设规》规定的最大坡度值30%,困难地段35%。
地下线路纵断面与排水泵站的配合
地下线不同于一般铁路隧道,地下车站和区间为排出结构渗漏水及消防、冲洗废水,必须设置排水泵站,通过设在线路上的轨道排水沟,水自流集中到线路坡道最低点处的排水泵站集水池,然后提升排入地面城市排水系统。双线并行地段为节省工程投资,一般共用一个排水泵站。地铁纵断面设计以右线为准,当左右线隧道结构采用单洞单线时,要求左线纵断面设计最低点位置,处于右线最低点同一断面处,错动量不宜大于20m。
最低点高程宜相等,可允许有30cm以内高差。左右线之间若有连接通道,左右线高程宜相同,允许有50cm以内高差。
1．1模拟计算方式
所谓的模拟计算法就是针对建设地实际情况以及公路建设方案进行模拟计算，合理规划公路建设的相关指标和具体数据，在选择公路建设方案时选取与模拟结果最为接近的方案。容耀华（2006）在对某高填方软土路基特殊路段处治方案进行比选时，借助于数值模拟手段，对路堤与江堤并行特殊路段的处治方案进行模拟，重点研究了路堤施工过程路基的变形及其对江堤安全的影响。通过对不同设计方案计算结果的分析，从安全可行及经济的角度进行了方案的比选，从而确定了最终设计方案。通过模拟计算能够有效分析高速公路建设过程中所遇到的技术问题，简化了设计的难度，保证建设质量。
1．2优缺点对比分析方式
不同的环境下不同设计方案都有各自的优点和缺点，优缺点对比分析法就是针对特定的环境下不同方案所产生的优缺点进行对比分析，从而选择优点较多的设计方案。康华刚（2007）在研究西康高速公路秦岭终南山特长隧道消防设计方案比选时，采用优缺点列举对比分析法对灭火设施组合、消防干管布置、消防水源选择等关键性方案进行了比选。
1．3价值工程法
针对公路建设方案应该建立相应的价值评定指标体系，从而判断各个方案的工程价值，确定方案选择。而价值工程法就是在这一基础上构建起来的。在公路建设过程中通过结合实际条件客观的评价不同工程的机制，通过分析指标权重来选择公路设计方案。秦志斌（2011）在研究山区公路对自然环境的影响多目标评价时，首先构建了三级评价指标体系，然后运用主观赋权法（层次分析法AHP）和客观赋权法（熵值法）结合起来确定评价指标的权重，根据各评价指标的权重大小来确定其对于目标的重要性和对实际问题（山区公路路线对环境的影响）的作用大小。
2对不同公路线路设计方案比选方式的评析
在公路线路设计过程中选择不同的比选方式会对设计方案有较大影响，上文所介绍的四种设计方案对比方式在实际工程建设过程中是比较常用的，但是不同的对比方式具有不同的特点，具有一定的优势和缺陷，接下来就对这四种方式进行深入分析，从而在实际公路建设过程中可以选择更适合的方式来进行方案对比分析，提高公路建设质量。
2.1五种对比方式优点
五种对比方式都有其不同的优点，比如多指标综合比选法通过分析公路建设方案的不同指标来判断线路方案是否适合当地的公路建设，这种方式可以利用指标来衡量建设方案质量，更加直观。而模拟计算方式可以通过模拟还原实际建设状况，使建设方案更加贴近建设环境，符合建设需要。在设计方案差别较小，而且方案较多的情况下优缺点对比分析方式可以更加客观的反映各种方案的优势和缺陷，从而根据实际需要引导建设者选择更为适当的方法。通过衡量方案价值确定选择何种公路建设线路，价值工程法能够更精确的判定线路的价值，从而全面反映不同方案的价值，为线路选择提供必要的帮助。
2．2五种对比方式缺点
不同的对比方式除了各具优势以外还存在不同的问题和缺陷。多指标综合比选法的却缺点是过分偏重于指标衡量，虽然涉及的指标较多但是仍然缺乏实践性，不能够反映方案是否真正符合实际建设需要。而模拟计算方式虽然可以通过模拟计算实际环境来确定方案的实效性，但是在计算过程中如何选择适当的指标仍然存在问题，特别是计算过程中由于计算较为复杂，所以经常存在计算错误。优缺点对比方法能够直观的反映各种方案的优缺点，但是仅仅局限在现有的方案之中，不能通过对比判断实际建设所需要的具体方案，从而影响建设质量。通过衡量方案价值尽管能够确定方案的价值，但是并没有规定何种价值的方案更符合各地建设需要，不能够具体问题具体分析，所以仍然具有局限性。
3结束语
