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Abstract: Xuzhou Rail Transit Line 2 underpassing Longhai Railway Xuzhou West Station throat turnout is the most dangerous risk source in the construction of the whole project. Through the comparison of the turnout scheme, the influence of the shield on the settlement of Longhai Railway is calculated. Construction protection measures and other aspects are discussed. It is expected that the project can provide reference for similar projects.
关键词: 道岔;改移;沉降;措施;预案
Key words: turnout;change;settlement;measure;plan
中图分类号:U213.6 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)11-0121-02
0 引言
城市轨道交通规划和建设过程中,在盾构区间必须穿越既有铁路道岔时,如何保证铁路运营安全是一个非常重要的课题。本文结合既有站场道岔的运营情况及发展规划,提出了三种道岔改移方案,在综合比选的确定最优方案的基础上,提出了盾构区间施工保护措施及应急预案,保证了铁路运营安全问题。
1 工程概况
徐州轨道交通2号线线路在中山北路桥处与陇海铁路7条股道垂直相交,区间左线下穿54#道岔区,区间右线侧穿52#道岔区及陇海铁路桥。新建隧道主要穿越硬塑黏土,拟采用盾构法施工,穿越长度约56m,陇海铁路路基结构为碎石道床。新建区间右线隧道距离陇海铁路箱涵结构底约12m;左线距离陇海铁路路基顶约20m。徐州轨道交通2号线与陇海铁路位置关系见图1。
2 道岔改移方案比选
徐州轨道交通2号线穿越陇海铁路徐州西站咽喉区道岔是整个工程建设中极其危险的风险源,稳妥的控制措施是对道岔进行改移,采用三种方案进行对比分析。
2.1 方案一:徐州西站西咽喉道岔改移方案
拆除既有52#号道岔,改用曲线连接;56和58#号道岔向东平移20m后接(6)道到发线;拆除既有52#号道岔,货物线改从60#号道岔前接轨,具体方案见图2。
工程数量:铺道岔4组,轨道0.378km,拆围墙占道路210m。该方案优点是改建工程量较小,货场取送作业方式不变;缺点是到发线6、7、8、9道有效长减少20m。
2.2 方案二:徐州西站西咽喉道岔平移改建方案
车场最外侧梯线向西平移61.25m侧向接22#号道岔,52#号和54#号道岔也一并向西平移,梯线向西平移需要拆除围墙和占用道路,具体方案见图3。
工程数量:铺道岔4组,轨道0.453km,拆围墙占道路260m。该方案优点是不影响车站到发线7、8、9道有效长和货场取送作业方式;缺点是改建工程量最大,可能还需要对陇海铁路K266+492.5公跨铁接长。
2.3 方案三 :道岔临时钉闭方案
拆除既有52#号道岔,改用曲线连接;56和58#号道岔向东平移20m后接(6)道到发线;货物线西端在地铁隧道建设期间断开,不办理取送作业,而只在东端办理,具体方案见图4。
工程数量:铺道岔3组,轨道0.112km。该方案优点是改建工程量最小;缺点是货场取送作业只能在车站东端进行,到发线6、7、8、9道有效长减少20m。
2.4 结论
为减小隧道下穿对铁路咽喉区的影响,经综合比选,方案二(钉闭+改移方案)对既有铁路改动最小,故推荐采用方案二(钉闭+改移方案)。
3 区间施工对陇海铁路沉降的影响分析
根据Plaxis软件计算,盾构区间隧道穿越铁路路基引起的箱涵沉降为2mm,改移后铁路道岔距隧道结构边线10m,改移后道岔区最大沉降为0.15mm,满足相关规范对铁路股道及道岔沉降的要求,地表沉降曲线见图5。
4 盾构区间施工保护措施及应急预案
4.1 设计和施工措施
①采取先掘进一条盾构隧道,待施工阶段绝大部分沉降完成后再施工另外一条隧道,避免两条隧道同时施工。②认真细致做好地铁施工穿越段工程地质、水文地质勘探及地下构筑物调查工作,防止推进过程中意外情况发生。③加强管片配筋设计:铁路线下方及两侧各20m的范围内的钢筋混凝土管片采用加强型配筋。④管片结构增加注浆孔,必要时通过增加的注浆孔进行注浆,及时均匀充填隧道开挖的环形空隙,减小周边的地层损失。⑤优化盾构推进参数,选取渗透性好、止水性强、早期强度大的同步注浆材料,采用二次或多次重复注浆进行补充;根据试掘段施工沉降情况,必要时可利用增加的注浆孔采取注浆补强。
4.2 施工监测
①在隧道掌子面距离铁路桥或路基50米外50~100米范围内做一试验段,制定详细的监测计划,对监测数据进行分析处理,预测隧道穿越既有线的沉降值,为以后是否启动应急预案做参考。②加强施工监测。内容包括:地面沉降;轨面沉降与变形。③对隧道施工风险源的影响预测应贯穿于施工的全过程,采用反分析或其他有效方法,按照规定的程序,通报参建各方,及时会商或调整施工措施。并严格按照三级预警机制组织施工。
4.3 应急预案
①轨道应急措施:施工过程中一旦发现铁路允许偏差超标,立即联系铁路有关部门进行轨道的整治修护、线路维修作业,及时通知设计单位及铁路等相关部门,研究对策,以防影响铁路的正常运营。并做好地表补充注浆的准备措施,必要时进行地表注浆。②隧道内应急措施:立即停止盾构掘进,并保持土仓压力,有效控制地表继续沉降。待地表沉降稳定并已处理完成后,盾构机方可继续掘进。③对已拼装成形的盾构隧道,在沉降区内进行管片背后补注浆,在此期间提高监测的频率,及时绘制变形曲线图,加强与上级单位和铁路部门的沟通,以便根据变形发展情况采取相应措施。
5 Y论与建议
①为减小隧道下穿对铁路咽喉区的影响,进行了道岔改移及钉闭方案研究,经综合比选方案二(钉闭+改移方案)对既有铁路改动最小,故推荐采用方案二(钉闭+改移方案)。②经计算分析,隧道下穿对铁路的影响在可控范围之内。③进行施工工艺试验,以确定合理的盾构开挖速度、同步注浆工序,为隧道安全通过铁路提供保障。④加强施工监测,密切关注施工引起的地表沉降、轨道位移等情况,以便动态化指导施工。
参考文献:
[1]中铁第四勘察设计院,徐州轨道交通2号线穿越陇海铁路专题报告.
关键词:市域铁路;土地;开发
中图分类号:F301文献标识码: A
一 综合开发前提
未来市域铁路交通系统的建设,将使交通用地形成一种立体、合理、综合和现代化的结构,必将影响整个城市的经济、空间和社会结构,实现城市经济、交通和土地的协调发展,使城市功能不断完善。然而不同的城市结构用地类型不同,市域铁路交通规划设计也具有差异。
市域铁路交通是城市公共交通的骨干,将带动线网沿线和以车站为核心的高容量开发。如果在土地利用规划和交通规划时,将市域铁路交通作为一个开发工具而非仅仅是交通网线来看待,就会有利于综合开发。以市域铁路交通沿线地块的划分为例,如划分的地块业权分散或零散琐碎,就会大大减弱综合开发的吸引力。从区域土地利用的角度来看,市域铁路交通沿线的土地是含金量最多的地带,市域铁路交通车站周围的土地应能在适当的使用密度上配合综合开发,以充分利用市域铁路交通的运输资源,反之则造成交通资源的浪费。
市域铁路交通还具有明显的规模效益。路网覆盖面越大,效率越高,其车站、线路和路网占用城市土地的同时也在改变着城市的土地利用。由于车站、线路和路网用地及对周围辐射影响直接关系到客流量和客流分布,覆盖和辐射的面积越大,土地的增值也越大,高密度居住区增加,客流量也随之增加,运营效益才能提高。统一规划的目的是为了相互协调发展。因此,统一规划要以点(车站)、线(线路)和面(路网)分级考虑,才能实现市域铁路交通与土地利用的互动发展。
1.市域铁路交通与城市发展结合的两种方式
市域铁路交通线网中的线路按照功能可分为两类:一是“客流追随型”(SOD),以解决目前交通紧迫问题、符合现状最大客流为主;二是“公交导向型”(TOD),即目前客流不大,但可以引导土地发展导向,支持新区建设。
“客流追随型”市域铁路交通建设大多从高密度市中心穿过,带来大面积拆迁重建,打破原有土地利用形态,在满足客流需求的同时,利用土地整合来创造城市新景观,促进城市经济的发展。“公交导向型”的市域铁路交通建设在土地综合开发利用方面具有积极意义。
2.公交导向型规划模式的优点和实施局限
(1)公交导向型规划的优点
据统计,公共交通导向开发区可以降低单独驾驶小汽车方式的工作通勤22.5%,增加公共交通和非机动化方式出行27%,减少道路交通拥堵18%,减少小汽车出行方式20%~25%。
土地使用模式不论是在出发点还是在目的地都会影响人们的出行行为。如果城市中的某个区域就业密度高、步行条件良好、周围环境富有吸引力,并且附近有各式各样的商店和餐馆,那么在这里工作的雇员就会有更大的可能性使用市域铁路交通出行。
(2)公交导向规划的条件和局限
市域铁路交通项目建设需与规划协调,避免因客流不足造成的资源浪费。判断市域铁路交通TOD线路建设时机应主要研究以下几方面问题:
①新区内各建设项目实施进度;
②城市综合环境影响下,新区的土地价值变化速度以及吸引力变化规律;
③市域铁路交通沿线道路建设情况和交通服务水平变化规律;
④市域铁路交通运营体制,以及在一定时间内企业的财务盈亏和城市财力的承习能力。
其中“新区内各建设项目实施进度”和“市域铁路交通平行的道路建设情况和交通服务水平变化规律”两方面尤为重要。TOD模式作用关键是确定建设时机,建设过早将形成巨大的浪费和运营负担,建设过晚也会影响沿线发展目标的实现。
二 综合开发基础
市域铁路交通站点、上盖建筑及周边2KM内是土地增值的黄金区域。对这些区域进行统一规划,是市域铁路交通与土地资源综合开发的基本要求。
1.市域铁路交通车站及上盖建筑统一规划
车站是客流的集散点,也是网络节点,牵制着线路和网络结构,是市域铁路交通建设最复杂和最重要的建筑物,做好用地控制和高密度开发是关键,特别是综合枢纽站和换乘站,投资大,占地多。综合枢纽站一般涉及交通、商业、邮电、金融和咨询等多个行业,乘客在换乘时可以完成购物、娱乐和商务等各种出行目的,增加了对乘客的吸引力,同时推动了枢纽站周围的物业开发和经济繁荣。换乘站则以便捷换乘为目标进行规划设计,车站的功能决定用地的多少,依车站类型定量控制站点用地,统一规划站点及上盖物业,通过车站与上盖物业等站点资源的统一开发,是“轨道+土地”开发运作的基本前提。
车站站点周围的土地含金量最高。根据车站的功能,定量计算出用地面积和上盖建筑的容积率,依据枢纽站、换乘站和中间站不同类型的客流需求规划土地及上盖物业,综合枢纽站要以最短距离(小于1OOm)换乘,以方便的通道或同厅(同台)与公交等多种交通方式衔接,同时考虑车站的综合功能,如商业、办公和停车场等。车站的规划设计必须对用地面积、建筑面积、容积率、用地类型和客流等进行定量控制,并以定量指标为主要依据进行统一规划设计。做好车站的统一规划需要考虑:①作好用地控制,对车站土地利用统一规划,车站及其周围建筑物统一开发;②换乘站尽量以同台换乘、同厅换乘和通道换乘等形式实现最短换乘;③枢纽站的多种运输方式应综合设计、统一规划、上下衔接为最短换乘,建筑设计要综合优化,形成结构合理、功能齐全、方便快捷和辐射广大的综合性枢纽站。
为了更集约地利用城市土地,车站用地可以与其他设施用地实现综合开发。因此便产生了各种交通车站与其他建筑物一体化的构造类型,使具有不同功能的多种空间结合在一起,实现城市有限空间资源的充分利用,并且将各种设施的功能综合协调,以发挥出更大的经济和社会效益。因此,通过统筹规划、统一协调、合理设计,实现车站与其他设施的一体化综合开发和高效利用对市域铁路交通车站规划设计具有非常实际的意义。
2.市域铁路交通车站2km范围内的土地利用统一规划
市域铁路交通通过改善沿线地域的通达性,极大地刺激了沿线土地的开发利用,从而提高了沿线土地和其他不动产及相关产业的开发利用价值。距车站的远近不同,土地利用类型具有明显的差异,按地价划分土地利用类型,其利用类型依次为居住、商用、公共建设、工业和其他。
在2km范围内居住用地均占40%以上,所以统一规划居住用地应不少于50%,,可依据定量比例按城市发展的不同时期定量划分,该值可根据城市土地利用现状或地价的市场机制进行调整。建成区(城市形态成熟的CBD)及旧城区土地利用密度高,统一规划以调整用地和旧城改造为主,但要充分考虑原有建筑和遗迹,特别是历史遗址和城市古建筑与市域铁路交通的统一规划设计。由于居住、商用和工业用地集中分布,在老城区工业用地高于20%。建设区是正在规划建设的城区,城市功能尚未完善,土地利用密度不高,属于有开发余地的城区,可适当增加住宅和商业用地比例。新建区是没有开发的新建城区,统一规划应由“以路规划”转向“以人规划”,即以土地综合开发利用预测客流量。因新建区多为经济开发区,市域铁路交通与土地利用可完全实现统一规划,并在规划设计中留有余地,在用地分担上可做适当的调整,如改变容积率、提高绿化率等,扩大枢纽站用地面积增强车站功能,带动周围特别是沿线土地的开发。
三 综合开发的必要支持和保障
综合开发是一个涉及交通、城市规划、房地产开发、投资、营运、管理等多领域,牵涉到政府部门(市政府、规划部门、交通部门)、市民和发展商的复杂系统工程。这就需要采取灵活的、行之有效的多方合作模式支持综合开发。
1.政府的参与模式
(1)政府的财政支持
市域铁路交通建设投资巨大,尤其是在穿越老城区时,高昂的拆迁费用常令许多开发公司望而生畏。按照常规的作法,一般是由政府来征地,然后将土地使用权转让给开发公司,而拆迁费、土地出让金和城市建设附加费则由开发公司支付。为了鼓励开发公司参与综合开发,政府可以适当减免这部分费用,或以贷款和抵押的方式,让开发公司在项目投入运营后一段时间内偿还。
(2)政府各部门的配合
综合开发涉及交通部门、规划部门和开发公司等机构,只有密切配合、相互协调,才可能取得成功。交通部门对市域铁路交通的建设有决定权,规划部门则对土地使用控制和土地使用分区有支配权。交通部门在开展市域铁路交通规划时,应从整个城市系统考虑,与城市的发展目标和土地使用相协调;规划部门则应市域铁路交通线网确定后,尽快做出沿线的土地利用规划,以充分利用市域铁路交通的交通资源。而开发公司与交通、规划部门的合作程度则直接影响到综合开发的成败。为促进各机构的合作,可组成一个跨部门的机构来统一组织各部门进行规划、设计和实施综合开发。
综合开发中,交通部门和规划部门的权责包括:市域铁路交通建设的计划与实施、市域铁路交通沿线的土地利用计划、与私人团体合作进行综合开发、提供奖励、财务安排、机关协助或其他必要因素以完成综合开发事宜。与一般的开发行为相比,从事综合开发的开发公司与政府部门的关系更加复杂,需要在与政府的谈判中倍加努力,并较好地把握综合开发的时机,做好与市域铁路交通建设的相互协调工作。
2.公司与房地产开发的合作模式
(1)沿线土地公开出让
在车站2km范围,按照距车站的远近规划各种高容积率用地,对土地利用类型给予定量控制,同时对于土地的开发效益和土地开发带来的客流给予量化分析计算。线路走向一经确定,先控制距车站2km范围的土地作为储备,分期利用土地的招标和拍卖等形式出让土地开发权,为市域铁路交通建设招商融资筹措部分资金。科学的统一规划可以作为决策的依据,避免盲目地进行土地开发,尤其是土地的暗箱操作。
(2)房地产开发
允许铁司从事房地产开发,对政府批准的市域铁路交通沿线土地进行专项开发,开发收益作为市域铁路交通建设资金来源。在土地政策上,可以给予地铁公司市域铁路交通沿线一定面积的土地开发权,以土地开发收益弥补运营亏损或进行建设投入。地铁公司可以通过土地开发收益弥补运营的亏损,也可通过土地开发权的抵押向银行贷款,将资金用于市域铁路交通建设。
3.公众的参与方式
综合开发初期常会涉及许多市民和团体的利益,如果能取得他们的参与和支持,就会喊少许多实施中的困难。如亚特兰大轻铁系统“玛塔2000计划”的双克海德社区(Bankhead)部克支线,早在1971年就交付全体公民投票,政府许诺如当地公民全力支持这一计划,将来轻轨就在此设站。为此,班克海德社区在过去20多年里多征了1%的销售税和公用税以支持部克支线的发展计划。而旧金山的Bart(海湾地区捷运系统)计划中的两个车站,则因受到来自当地社区要求保持独栋和低密度住宅群继续存在的压力,至今仍未开发。
4.开发的保障
综合开发涉及的机构众多,政府部门之间和政府部门与开发商之间不同的价值取向常使综合开发行为受到阻碍。为保证综合开发的顺利进行,迫切需要制定相应的法规政策来对综合开发的行为进行约束。
1.法制管理
随着城市轨道交通的发展,很多城市的轨道交通的法律所规范的范围越来越广。涉及投资者、经营者、管理者和消费者之间的关系及其各自行为的诸多方面。
2.利益协调
通过法制来规范政府、地铁公司和投资商的行为,使政府、地铁公司和投资商均在法律的约束下投资市域铁路交通或开发土地资源。同时,当政府、地铁公司和投资商的权利受到侵犯时,通过法律来维护各方的利益。
3.风险控制
轨道交通的投资、建设、运营和管理等方面都存在一些事先无法预测的因素。但是如果投资者事先已经知道法律的有关规定,就可以适当加以防范,降低不确定性和风险。
五 结论 市域铁路交通站点附近和沿线进行房地产、商业办公和娱乐等经营性项目的综合开发,可以充分利用市域铁路交通带来的大量客流,为铁路投资公司带来巨额的利润。同时,市域铁路交通周边经营性项目的建设又能为市域铁路交通带来更多的客流,增加运费收入,实现双赢。
通过市域铁路交通工程与土地资源综合开发,市域铁路交通企业实现经营多元化,在保持市域铁路交通运营主业快速发展的前提下,介入站点周边和沿线土地资源、市域铁路交通商贸资源的开发,可以提高项目的投资回报率,吸引大量社会资本参与市域铁路交通建设,解决市域铁路交通融资难的问题。
参考文献:
[1]袁奇峰,郭晟.轨道交通与城市协调发展的探索[J].城市规划汇刊, 2003(6): 49-56.
[2]王俊.地铁车站综合开发及影响的初步探讨[D].成都:西南交通大学研究生学位论文, 2000.
[3]郑捷奋,刘洪玉.日本轨道交通与土地的综合开发[J].中国铁道科学, 2003, 24(4): 133-137.
中图分类号:S611文献标识码: A
长株潭城际铁路是铁道部及湖南省委规划以长沙为中心的城际铁路线之一。由于城际铁路站点大多经过人口稠密的建成区,其地下市政管线复杂,管线迁改工程越来越成为长株潭城际铁路主体工程能否顺利实施的前提之一,因此管线迁改的设计与实施越来越受到重视。
一、管线迁改设计原则
1、综合考虑由于长株潭城际铁路主体及附属工程布局、长株潭城际铁路施工过程以及交通疏解工程引起的市政管线改迁和恢复。
2、改迁管道的管径结合规划确定,符合规划的尽可能按厚管径改迁,与近期建设规划统一协调实施。
3、不影响长株潭城际铁路施工的管道尽量采用原位支托、悬吊保护或包封加固等原位处理设计,减少工程投资。
4、因长株潭城际铁路施工影响需要改迁,施工期间可以不使用的管道,采用临时拆除,长株潭城际铁路施工竣工后恢复,避免重复施工。
5、因长株潭城际铁路施工需要改迁,施工期间不能停止使用的管道,尽可能一次性永久改迁设计。否则采用临时改迁,长株潭城际铁路施工竣工后恢复措施。
二、管线迁改设计目标
1、完成长株潭城际铁路施工期间管线改移及交通疏解工程管线改移设计;合理优化设计方案,达到本项目招投标内容及深度要求;
2、配合管线改移施工招标;积极做好协调配合工作;
3、在管线改移施工过程提供全面优质服务;
4、优化设计、降低工程成本,通过限额设计将管线改移工程投资控制在批准的概算内;
5、及时完成各项设计和配合工作,保证随时配合长株潭城际铁路施工需要(包括可能的节假日配合工地施工提供的服务)内;
6、保质保量按期完成各项工作任务。
三、管线迁改设计与实施的特点
1、管线迁改设计是与车站主体设计紧密结合的工作。受部分较大的限制性管线的制约,甚至为整体主体站位的设计,因此设计过程中不确定因素多,要求做好科学合理细致的工作计划,加强管理与协调,确保交通疏解与管线改移、征地迁移、施工用地报建等前期工作顺利开展,为长株潭城际铁路施工创造良好条件。
2、市政工程管线大部分为地下工程,具有隐蔽性,同时作为一项建成区改迁工程,条件困难,不确定因素多,是一项动态的技术服务工作。
3、长株潭城际铁路工程一般施工周期长,交通疏解与管线改移伴随长株潭城铁施工全过程,后续服务工作量大,是一项长久的技术服务工作。
综上所述,长株潭城际铁路工程管线迁改设计与实施具有“不确定性、协调性、综合性、动态性、复杂性、长期性”等工程特征。
四、各种管线改移方法特点分析
1、管线处理方式分类
1)改迁管线,以避免与站位结构冲突。
平行于长株潭城际铁路主体结构并位于主体开挖范围内的管线迁出主体范围;
垂直于主体的管线(主要指路口的干管)尽量改道,绕出主体开挖范围以减少对主体工期的影响。
2) 施工期间悬吊保护现有管线
跨越主体的管线,当迁出主体有困难或代价太大时,采用悬吊保护方式。排水箱涵需改钢管后悬吊。
2、风险分析
1)改移管线。优点是对管线安全性影响较小,尤其是对重要管线(如给水、燃气管道)及主体施工没影响。缺点是占地多,费用高,有一定的局限性。
2)管线悬吊保护。优点是费用较低,不另占用地。缺点是对管线有带来损坏的风险。主要原因是土地的沉降或施工方法不当,会引起压力管爆管或泄漏。可采取的措施是:
a、施工期间监测土地及邻近管线的沉降,必要时加固地基;
b、监察悬吊结构的施工;
C、重要管线应尽量避免悬吊。
3、主要处理意见与建议
对压力给水管,由于是钢材质,考虑管道自重,加上长株潭城际铁路施工周期较长,极易使压力管道变形,建议不采用悬吊措施;
对于燃气管道,由于天然气是易燃易爆气体,燃气管属于特别危险管道,施工时稍有不慎就会引起泄漏、爆炸,且近期有类似的工程事故实例,故不建议采用悬吊措施。保护措施应尽量稳妥。
五、主要技术问题及建议
1、由于长株潭城际铁路施工区域在城区,管线经过管理部门的多次改造,相关道路的管线施工图仅能作为参考,现状管线情况主要依据仍为管线探测资料,施工单位除需要现场勘踏复核外,还需经管线管理部门核实,以便确认在管线探测工作完成至今有无新增管线,以保证最终设计依据性资料的准确性。
2、根据探测资料只能知道现状电缆沟的规格,但电缆沟沟内的电缆根数,电压等级,电缆供电用户的供电等级无法知道,在设计前要落实电缆沟内电缆的电压等级、用户的重要程度,电缆沟内是否有110KV及以上电压等级电缆等问题,视管线重要程度制定改移方案,既利于综合考虑造价,又可避免方案失误连带施工失误带来的大范围损失。
3、由于管线改移条件有限,部分管线(电力、燃气)可能会遇到与其它管线间距满足不了现行规范要求,设计时要特别处理;
4、对燃气管改造过程中燃气排放和管道动火必须制定可靠的安全保护措施,对废弃燃气管中残留的燃气必须做到彻底的置换和吹扫。由于液化石油气比空气重,改造中废弃燃气管排放、置换出来的液化石油气容易聚集在周围地势低洼处和暗沟中,形成爆炸性场所,因此在燃气管改造时,对周围环境应进行严密监测。
5、在相关管道由站顶穿越时,特别是大口径排水管道设置于站顶时,为减少差异沉降等相关因素对管道造成的破坏和排水不畅,建议采用以下相关技术措施:
(1)管底与站顶结构之间预留适当高差,柔性填充;
(2)尽量采用柔性塑料管道;
(3)尽量多采用短管衔接;
(4)上游适当位置合理跌水。
关键词: 便携;轨道;缺陷;检测;申请量
1、引言
运用大型轨检车进行检修的优点是检测效率高、检测结果可靠,但是调用大型轨检车作业会对铁路的正常运行带来相应的干扰和不便,进而造成很大的运输调度压力,因此频繁地使用大型轨检车来完成铁路轨道的检测就会受到很大的限制。另外,大型轨检车的成本也是大型轨检车不能用来完成轨道检测的重要原因之一。可见,便携式智能轨道检测系统对于促进我国铁路运输效益具有很重要的意义。它能够大幅度的提高铁路检修的工作效率及检测精度,为保障铁路的运输安全和通畅提供便利条件,保障铁路轨道的安全运行。同时,铁路线路检测效率的提高也能够为铁路提速提供便利条件。本文主要针对便携式轨道几何检测小车进行专利技术统计与分析,简要描述国内外对于铁路轨道几何检测车的发展状况,并对其技术发展作出展望。
2、轨检车演进路线
2.1 T型轨检小车
T 型结构轨检小车是主流设计,优点是简化结构、减轻质量、便捷拆装[5-6],其机械结构由多个模块组成,其中包括单轮组件、双轮组件、传感器组件、棱镜安装装置、手推架装置。轨检小车是采用螺栓把单轮组件与双轮组件连接起来,形成一体的T型结构车架,而棱镜装置与手推架装置分别安装在单轮组件与双轮组件基座的正上方,从而形成轨检小车的整体结构。
2.2工形轨检小车
工形结构轨检小车[9]机械结构主要由前主梁、后主梁、中间回转机构3 部分组成。前、后主梁主体结构基本相同,均包含中心体和左、右对称的翼梁等部分。前主梁横跨左右轨,且两端通过走行轮与导向轮分别与钢轨踏面及作用边接触,主要用于安装轨距、水平传感器等检测元件与机构;中间回转机构用于实现前、后主梁的联接并起到维持轨检小车姿态的作用,后主梁外形和前主梁相同,主要用于安装电路及起到维持轨检小车姿态作用。
2.3 其他型轨检小车
随着时代的发展和科技的进步,便携式轨道几何检测小车的结构形态也随之发生着改变,如植立才等[2]研发了一种Y型结构轨检小车,该Y型车架轨检小车的机械结构分为多个模块,Y型车架整体是Y型的支撑结构,车架的主体结构均采用一体成形技术,小车各个模块均安装在车架上。
3、便携式轨道几何检测小车专利分析
便携式轨道几何检测小车分类号主要涉及B61K9/08、B61K9/10、B61K9/12、B61K9/00以及E01B35/04、E01B35/00、E01B35+,内容涉及铁路监测线路的测量设备、用于在轨道上或其焊缝上探测裂纹以及修筑轨道用的测量仪器或设备的应用等领域,因此,以VEN 数据库和CNABS 数据库中的专利申请量为基础,对申请国家分布、不同时间的申请量、国内重要申请人以及国内申请量进行了统计。
3.1 申请国家分布
在VEN 数据库中采用分类号进行检索,并以CC字段限定国家,统计便携式轨道几何检测小车的专利申请量国家分布情况,便携式轨道几何检测小车在日本、中国、德国、美国、俄罗斯、奥地利、英国以及法国等多个国家得到了较好的发展,另外,便携式轨道几何检测小车在韩国、澳大利亚、加拿大也获得了良好的发展。因此,当我们遇到有关便携式轨道几何检测小车的专利申请时,在检索中文库的专利文献的同时,也要重点检索欧洲的专利、还要重点关注日本相关的便携式轨道几何检测小车专利,同时也不能忽略美国、德国的专利申请,这样才能进行较为全面的检索。
3.2 申请量随时间的变化
在VEN数据库中采用分类号进行检索,并以APD字段限定申请日,可以分别统计便携式轨道几何检测小车的专利申请量随时间的变化情况。便携式轨道几何检测小车的专利申请量从20世纪初至20世纪20年代,随着时间的推移而逐渐增长;20世纪40年代至20世纪50年代,有关便携式轨道几何检测小车的申请量却有所降低;20世纪60年代至20世纪50年代,专利申请量随着时间的增加而迅速增长,20世纪60年代有关便携式轨道几何检测小车的申请量急剧增长;在进入21世纪后,专利申请量随着时间的增加而迅速增长,并在2000-2009期间达到一个高峰期,这主要是因为从21世纪初期,欧美、日本等先进国家涌现了大量的优秀铁路企业,而为了满足这些铁路企业对便携式轨道几何检测小车的需求,这些国家的相关机械公司加大了对便携式轨道几何检测小车方面研究的投入,从而很好的促进了便携式轨道几何检测小车的发展。尤其是在中国进入21世纪后,大力发展铁路运输,到2016年,中国铁路将形成高速铁路、客运专线、城际铁路和既有线提速线路相配套的32000km的快速客运网络,同时,我国己有25个城市规划了轨道交通网络,总里程高达5000km/h。
3.3 专利申请人分析
申请量排名前十的申请人进行统计,申请量位于第一名的是弗朗茨普拉瑟铁路建筑机械工业有限公司(奥地利),第二名是法国的MATISA,第三名是美国的SPENO公司。 国内申请量排名前二十的申请人中申请量排名第一的是北京交通大学,中国铁道科学研究院排名第二,宝鸡南车时代工程机械有限公司第三,西南交通大学、上海交通大学分列第四、五位,北京铁科英迈技术有限公司、株洲南车时代电气股份有限公司分别位于第六、七位,另外,上海磁浮交通发展有限公司、中国神华能源股份有限公司的申请量也不容忽视。
对国内便携式轨道几何检测小车的专利申请人的分布情况进行统计,其中企业的专利申请量占的比例约为总专利申请量的一半,为53%,其次是各大高校的专利申请量占总专利申请量的21%,位于第二位,排于第三位的是科研研究所,为17%,个人申请为9%。
4、小结与展望
从国内的专利申请文献出发,对国内有便携式轨道几何检y小车的主要申请人进行了分析;以世界各国的专利申请量分布情况为基础,对便携式轨道几何检测小车在世界范围内的发展历程以及各个国家在不同时代的发展状况进行了简要分析,国外的便携式轨道几何检测小车的发展经历了漫长的发展,技术发展已经相当成熟,而我国对便携式轨道几何检测小车研究的企业起步较晚,虽然逐渐加大了对便携式轨道几何检测小车的投入,国内有关便携式轨道几何检测小车的申请量急剧增加,但目前仍旧面临着创新能力不够的难题,需要进一步加大对铁路轨道几何检测领域的研发投入。虽然目前己基本完成了轨道交通线路几何安全状态的动态检测技术研究,但相关技术装备车载检测的应用方式及其稳定性,在高速列车上安装的可靠性、地面标定装置的便携性,以及地面数据库及数据分析处理软件的实用性等方面还需要完善。■
参考文献
[关键词]交通运输 环境保护可持续发展
中图分类号:C913.32 文献标识码:A 文章编号:
随着改革开放的不断深入,国民经济快速发展,交通运输与经济发展的不适应性日益突出,交通运输已成为国民经济发展中最薄弱的环节。现行的交通运输技术政策,总的来讲是符合我国实际的,对我国交通运输的发展起了积极的推动作用。我国的交通运输技术政策是世界交通运输技术的发展趋向和我国实际相结合的产物。随着科学技术的发展和我国实际某些变化,考虑到环境保护问题,笔者认为,我国的交通运输技术政策应重点突出环境保护与交通运输的和谐发展。
1 运输业的能源政策应当突出用电力
运输装备的能源,世界上发达国家基本用石油与电力。从我国实际情况看,应当更加突出用电。我国石油已出现了纯进口(即进口大于出口),而且进口量逐渐扩大,预计2020将进口1.6亿吨左右。而我国的电力发展却十分迅速,据统计,我国电力的增长幅度为同期石油增长幅度的4.3倍。这主要由于电力资源极为丰富,且不说探明可采储量煤炭为石油的五十多倍,仅从可开发的水能资源1.92万亿度来看,一年的可产量即已超过目前原油探明可采储量。目前我国水力发电发展势头良好,再加上火电、核电、风力发电等,非石油转化的电力资源将远远超过石油资源两个数量级以上。发达国家的铁路运输一般采用不污染大气的电能作动力。在日本、欧洲等发达国家铁路电气化里程都在上升。电力牵引的货物周转量占全部铁路货物周转量的比例,日本及欧洲不少发达国家已超过百分之八十,意大利已占到百分之九十五。从国际发展动向和国内实际出发,考虑到电能不污染环境,建议我国运输业调整能源结构,凡可以用电能作动力的尽量不用油。
要想良好的保护我们的生存环境,在运输业的能源政策上突出电力需要做好对铁路牵引动力的技术改造和加快电动汽车的研制两个方面的工作。
1.1对铁路牵引动力的技术改造
在这一方面,实施电气化为主,内燃牵引为辅,逐步实现电气化的技术改造最为合理。在五种运输方式中铁路用电最为合理。电力牵引与内燃牵引相比除每万吨公里运输能力的投资略高(12%)以外,牵引重量可加大50%以上,能耗可降低10-12%,成本可降低约40%,而且没有大气污染。我国电力牵引与内燃机车牵引的比例,还未达到1:1,电气化工作量不到50%,我国电气化的优势还远未发挥,在现今我国需进口石油而电能资源充足的情况下,尤其更需要大力加强运输繁忙干线的电气化。建议国家把铁路电气化作为一个战略问题,加快其发展。
1.2加快研制电动汽车
发展电动汽车是加强环境保护的方向。用电能作汽车的动力,尤其利用夜间用电处于波谷给电瓶车充电,是代替石油、减少污染、节省能源的现实办法。现在制造铅酸蓄电池的技术成熟,但充电时间长,充电后蓄电池只能供汽车行驶约!100KM左右;而镉镍等高能蓄电池价格过于昂贵。因此研制重量较轻、能量较高、价格适度的蓄电池应当提到战略高度来认识。
重视交通的速度的提升
我国交通运输技术政策重视了重载运输,现在看来提高速度也是迫在眉睫的问题。这也是多年以来我们国家想实现的理想和目标。通过对年的刻苦钻研及经验的总结得出一个重要的结论。想提升交通的运输速度可以通过两个方面的努力来实现:一是改善运输道路,二是改进运输工具。
2.1加大高等级公路建设力度
高速公路能够解决横向干扰和混合交通带来的问题。她不仅大大提高公路的通过能力,还可按汽车设计的经济速度行驶,从而带来行车快、油耗省、污染轻、轮胎磨损小、维护费用低等一系列的经济效益和社会效益。但鉴于高速公路占地面积较大、投资较多,除特别繁忙的路段建高速公路外,占地较少、投资较省的汽车专用公路则适于在我国大量发展。这种公路在某些人烟稀少地区甚至可以不封闭,这可能是更符合我国国情的高速公路的发展。
2.2尽快提高铁路运输速度
提高铁路运输速度一是要尽快建设高速铁路专线;二是要在现有的条件下,通过专家论证,计算机模拟计算来提高运输速度。目前经五次火车提速,已被证明行之有效。由于速度的增加与所需功率的立方成正比,高速铁路的能耗比普通铁路要高。但当机车采用轻型材料和流线型等设计后,可减少自重和阻力,加之高速列车停站少,启动、刹车次数减少等因素,因此能耗的增加不多,据日本资料介绍,按人公里计高速列车仅比普通列车能耗高13%。
高速列车有一系列显著优点:大大节约旅行时间;运能大(日本东海新干线运量达1.7亿人次);安全好(高速铁路问世近30年从未发生人身伤亡事故);占地少(国外高速铁路与高速公路用地比为1:2.5);高速列车比小轿车及民船节省能源(三者能耗比为1:5.6:5.3)。此外,它用电能驱动,有利于环境保护。由于这一系列的优点,自1964年日本建成世界第一条高速铁路以来,世界出现了三个趋势:一是建设高速铁路的国家愈来愈多,法、意、德、西班牙等国已建有;二是现正在或计划建的还有许多国家,从开始的时速210KM/H已发展到300KM/H以上;三是由单线向联网方向发展。
发达国家,一般人口较少,交通发达,发展高速铁路主要是保护环境、节约旅行时间、提高舒适度。而我国由于人口多、客运能力严重不足,建设高速铁路不仅对保护环境、资源有利,还可充分发挥其运力大的优势。尤其在经济发达、人口密集、客流量高度集中的京沪、京广、京哈等大通道上建高速铁路,是把铁路扩能与现代化、数量发展与质量提高结合起来的最佳方案。
3 加强运输结构中的各种运输方式协调工作
交通运输技术政策的核心思想是发挥各种运输方式的优势,做到彼此协调发展。已基本走向市场的航空、汽车、船舶运输有了很大改观,优势逐渐得到发挥;作为货物运输中的主力,铁路也必须走向市场,改变目前亏损严重、效率低下的状况。还要积极发展管道运输,通过管道运输成品油和煤炭,这种方式,运输成本低,占地少,有利于环境保护。
4 其他标准及政策的实施。
政府要在发展运输的同时加强环境保护的投入,针对大气污染可以征收燃油费、制定新车排放标准、对车辆尾气检查和收费等;对于噪声污染可以有效地改进车辆技术、铺设低噪声路面、降低噪声反射或吸收噪声、设置隔音设施、交通限制及合理的道路规划、减少噪声源等;对于水质污染可以加强对排水系统的设计和维修,另外在道路工程设计时树立“生态优先”设计理念。
5 小结
改革开放以来,交通运输业实现了全面快速发展,以公路、铁路、航空、水运等为主的综合运输网络初步形成,交通运输量和港口吞吐量大幅增长,交通运输设施和装备水平显著提高,现代管理和信息化应用水平明显提升。交通运输业无论从运输里程、运输量,还是从技术装备水平等各个方面都实现了跨越式发展,步入了纵横交错、多种运输方式共同发展的新阶段。在这种交通运输快速发展的大好形势下,我们更应该注重的是环境的保护问题,将环境保护与交通运输和谐发展,为我们人类创造一个便捷、快速、舒适的生活环境。
参考文献
[1] 严作人,张戎.运输经济学[M].北京:人民交通出版社,2003,7:331~365.
[2] 李志勇.交通运输可持续发展战略[C].中国土建网,2009,4,28.
[3] 交通运输部关于印发资源节约型环境友好型公路水路交通发展政策的通知.交科教发 〔2009〕80号.