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关键词:轨道交通虚拟仿真
Simulation Development and Application of Urban Rail Traffic Engineering Based on the VR Technology
Liu Zhongbo1、2)
(1. Jilin UniversityChangchun Jilin130000;2. JiLin Communications PolytechnicChangchun Jilin130012)
Abstract: Considered with professional practical teaching of urban rail traffic engineering technology, the virtual reality technology and urban rail traffic engineering are combined. 3 D model of commonstructure components in rail traffic engineering field and Interactive 3 D virtual reality (VR)of construction technology on ground rail traffic engineering are designed. Based on the VR technique, virtual method of urban rail traffic engineering on ground are provided.
Key words:rail transit; virtual reality;simulation;
1 引言
实训是高等职业教育教学活动中最重要的教学环节,对于培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力至关重要,当前,由于学生数量和实训任务量的不断增大,很多院校的实训投入远远不能满足要求。虚拟实训技术可以很好解决这个问题,它具有如下特点:(1)虚拟构建实训环境方便、易用,降低了教育成本;(2)教学效果明显;(3)可构建在校园内无法建设的实训室;(4)可实现情境式教学、互动式教学、发现式教学和协同工作式教学;(5)虚拟实训让学生学习与就业市场结合更为紧密。
利用虚拟现实技术进行城市地面轨道结构施工技术的虚拟实训开发研究,由于其“设备”与“部件”是虚拟的,可以根据需要生成新的设备,最大程度降低购置昂贵的轨道交通实训设备、设施。教学内容也可以不断更新,使实践训练及时跟上技术的发展。同时,虚拟现实的交互性,使学生沉浸在“真实的”虚拟环境中,与虚拟环境进行各种交互作用,从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性认识,从而可以深化概念,萌发新意,产生认识上飞跃。这有利于学生的技能训练,学生可以反复练习、认知轨道结构地面施工工艺,直至掌握地面轨道结构施工专业知识和施工工序为止。可以大大节省实训的资金与培训教师人员的投入,解决实训投入大、场地有限等不利因素。
2 虚拟开发流程
2.1虚拟开发工具
2.1.1 Cinema 4D
Cinema 4D 包含建模、动画、渲染、角色、粒子等模块,可以说它提供了一个完整的3D创作平台,是一款功能强大的三维图像设计工具。Cinema 4D 所拥有强大的3D 建模功能,软件运行稳定,具有良好兼容性,无论是初学者还是高手都适合使用。Cinema 4D 还包含一个完整的修补时间线、增强造型功能,另外其光线系统提供50多种光线和照明模式、收音机按钮式的阴影、音量噪音,增强的预览能力。Cinema 4D支持多重处理、整批成像和可输出Alpha通道,还支持超过十多种输出档案格式种外部格式如 DXF、VRML、Lightwave 和 3D Studio 的格式。
2.1.2 Unity 3D
Unity是一个游戏引擎,可以作为轻松创作的多平台的动画开发工具,主要特点就是,相对开发简单,易上手;开发周期相对较短、生成效果好。Unity3D的特性包括整合的编辑器、跨平台、地形编辑、着色器,脚本,网络,物理,版本控制等特性。Unity 3支持在一个统一的编辑器中创建项目,可以方便完成类似游戏场景的特效,本虚拟开发研究利用Unity 3D软件实现3D模型的导入,编辑场景动画,模拟机械设备、操作员等。
2.1.3 Java 3D
Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展,是一组应用编程接口(API),它在OpenGL基础上发展而来的。利用Java 3D提供的API,可以编写出基于网页的三维动画、各种计算机辅助教学软件和三维游戏等等。Java3D对场景有很强的动态控制能力,易于同模型数据库集成,便于在网络上传输和屏幕上浏览。利用Java 3D编写的程序,只需要编程人员调用这些API进行编程,而客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览,因此具有不需要安装插件的优点。在本虚拟开发过程中需要的3D模型(轨道结构构件、地面轨道施工工艺等)首先用Cinema 4D来构建,然后将它们导出为F不行文件,将所有的3D模型通过导入器导入后,通过Java3D技术对其进行可视化的操作。
2.2虚拟开发流程
在城市地面轨道结构施工技术的虚拟实训开发研究中,采用三维建模软件Cinema 4D,将轨道结构构件建立虚拟模型,按FBX格式保存,通过uvw贴图手段对模型进行渲染;经过修饰渲染的模型通过导入Unity3D,进行场景的虚拟。利用Java 3D软件编制对虚拟设备、操作员的控制,编译生成可执行性文件。虚拟开发模块如图1所示:
图1:轨道交通工程仿真虚拟开发模块
3程序实现功能
虚拟实训项目开发的优劣主要体现在对真实实训场景的再现和对真实实训的加强和补充。学生参与实验的目不仅仅是对实验设备操作的熟悉掌握,同时也可以加强结构或构件的各类性能的感知。这就要求虚拟实不仅要满足虚拟现实的特征要求,同时也要反映现实工艺的工序和技术要求。
在轨道结构模块中,虚拟现实程序功能主要是实现建立虚拟构件模型,响应用户的操作,对轨道结构(钢轨、轨枕、道床、道岔等)进行实时的三维显示,同时对结构主要参数或技术要点配以文字介绍。
对城市轨道各构件的虚拟开发主要包括钢轨、轨枕、扣件、道岔、道床的三维可交互式虚拟,以及可以人机互动的地面轨道结构施工技术的虚拟开发,如图2、3所示。
图2:轨道构件-钢轨虚拟效果图 图3:地面轨道施工技术的虚拟效果图
4 结论
VR技术是三维技术领域的重要发展方向,随着技术的发展,VR技术优越的实时性、强大的交互性、超强的沉浸感都可以逼真反应现实事物。城市轨道交通专业可以通过虚拟技术将学生实训带入课题,即满足高校教学需求,同时节省经费、可重复使用,甚至根据需要继续开发、扩展功能等,VR技术是解决高校实训难题的很好解决方案。基于VR技术的工程实训项目开发具有很好经济性,必将在更广泛领域得到应用。
参考文献:
[1]金勇进,吴产乐. 3D网络虚拟实验开发中基于组件的模型处理与交互方法[J]. 武汉大学学报(理学版),2010,56(4):473-477.
[2] 汪德江,叶志明. 结构工程虚拟实验室的开发探索[J]. 力学与实践,2004,26:78-79.
[3] 魏英洪. 虚拟现实技术在城市轨道交通设计中的应用[J]. 图像图形技术研究与应用,2010:285-290.
[4] 周琴,夏志婕. 虚拟技术开发及虚拟校园的建立[J]. 科技信息,2011(3):26-27.
关键词:城市轨道交通牵引供电系统;交流式;抗压能力
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.083
1 引言
随着科技的飞速发展,交通行业也在逐渐壮大起来,我国各大一、二线城市都开始纷纷修建轻轨、地铁、动车组等线路,在便捷了市民交通出行的同时,却给城市轨道交通供电系统带来了不小的压力[1]。各国交通专业的学者,纷纷将注意力集中到牵引供电系统的设计和创新上,这一系统中较为常见的有直流式和交流式,以及双制式。这些供电系统旨在当车流量处于高峰期时可以对线路进行持续、高效、稳定的供电。所以对于车流、人流量较大的城市,对其供电系统的研究,就显得格外有意义。
2 城市轨道交通牵引供电系统
国内外普遍采用的城市轨道交通牵引供电系统的类型多为交流25千伏以及直流1500伏两种形式,现在也逐渐兴起了将这两种供电制式相结合的模式,称为双制式供电系统。牵引供电系统主要是为了提供电动机车、轻轨、地铁的用电,采用牵引网络进行电流输送。这一系统是电流输出形式、电压强度,以及供电系统类型的集合。城市轨道交通供电系统将直接影响到市民的出行安全、工程项目可以申请的规格、项目搭建标准、工程可融资金等问题,所以正逐渐引起国内外广大学者的关注[2]。下面主要针对牵引供电系统的直流制和交流制分别进行简单的介绍。
(1)直流制。城市中的变电所、牵引网以及接触网的设计和搭建方式主要采用直流1500伏特的供电方式。此类型的牵引网采用了双边供电方式,若出现线路故障则换用大双边供电方式,从而达到跨越区域供电的效果。此外,直流制供电方式还采用了杂散电流保护机制。直流制式可以很好的将电能分流到各个网络,且可以进行较远距离的传输,但是由于它的变电模式,导致可以提供的供电距离较短,会增加一部分设备投资成本,此外该系统传输速率较低。综上,此系统并没有很强的优势可言[3]。
(2)交流制。交流制式的牵引供电系统,则采用25千伏特的交流电进行传输,牵引变电所多采用单向的“电压―电压”相接方式,变电所内装配有两部变压器,这两部变压器多采用双绕组的单相变压方式,它们结合在一起构成了一角开口的三角形结构,其中被接入电网的端口是高压侧的两个开口端以及一个公共端口,接地的一端是低压侧的公共端,其他两个开口端分别与牵引侧母线相接。对于降压系统而言,除了终端降压以外,在线路的区间内也设置了加压系统,方便区间内的设备照明使用。但是因为该系统长时间处在动态取流的状态,接触压力极大,所以采用交流制牵引供电方式对设备的耐磨损要求极高。
3 交流牵引供电系统及关键技术
近些年随着人们生活水平的提升,对出行的要求也正在加大,各大城市纷纷建构了自己的地铁轻轨系统,随之而来的是对电网电力系统更高的要求[4]。最初的电网线路搭建主要采用的是直流制,现今时代也只有欧洲一些国家的部分线路仍沿用直流制。自上世纪60年代,世界范围内修建的新线路全部都采用了交流制式。而交流制式的牵引供电系统也为大家展现了诸多优点,如:供电效果好、成本较低、电流量大、不存在杂散电流等。但是仍有一些缺点,如:当换相接入小型电网时会产生分相;牵引电流的谐波会产生一定的电磁干扰。
(1)电缆牵引网。目前常用的牵引接触网主要采用1500伏特直流电压进行供电,在一些特殊情况时,会使用750伏特。若采用交流电对接触网进行供电,它的等效电路如下[5]:
城内轻轨、地铁的牵引网应有上下行两条线路,并且应采用并联的方式,与此同时还应搭建备用的电缆线路,这条线路可以和正常电缆一起工作,它们互为备用。这样可以增强线路的可靠性,还可以提升供电电能的总量,削减功率损失[6]。
(2)牵引网分段供电与保护。由于电缆牵引网具有长距离传输、可输送电能大等优点而被广泛使用,但是若采用上下行并行线路,成本较高,且设备搭建较为复杂,所以一般采用分段供电的形式。电缆和接触网的分段设计既可以是同步进行的,又可以是分段完成的。为了便于施工,一般在变压器处采用统一分段,在其他区间线路中多采用分开分段。这样既可以提升系统的可靠性,又可以进行分段保护,使故障风险降到最低[7]。
(3)主变电所供电方案。主变电所的供电方式主要依赖地铁、轻轨等设备的数量和它们所处的位置,所以供电方式可采用单线、双线和多线的方案,以适应不同的设备需求[8]。
4 结论
目前由于人们对出行的需求不断增加,各国交通事业也有了翻天覆地的变化,对于交通线路中不可缺少的供电系统,本文主要从交流牵引供电系统的电缆牵引网、分段供电保护、供电方案等方向入手,对其进行了介绍,这种牵引供电系统的优势主要体现在可靠性强、传输电能大、成本相对较低等方面。
参考文献:
[1]李群湛.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].西南交通大学学报,2015(02):199-207.
[2]刘炜,李群湛,陈民武等.城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算[J].电力系统保护与控制,2010,38(08):128-133.
[3]陈琳,王黎,李宗P等.城市轨道交通牵引供电系统的主接线设计[J].信息技术,2012(05):156-160.
[4]岳巍.新型牵引供电系统初探[J].城市建设理论研究(电子版),2014(36):4413-4414.
[5]张维鹏.论谈地铁牵引供电系统整流机组建模的研究[J].城市建设理论研究(电子版),2015(20):2728-2729.
[6]杨春燕,郑士富.牵引变电所多制式供电改造方案的研究――科学利用国铁供电资源,避免地铁供电重复建设[J].科技信息,2009(13):333-334.
城市轨道交通电气设备的质量对电气工程的安装有着重大作用,施工方如果对电气设备的质量进行检测的话就必须保证电气设备的质量和功能可以满足城市轨道交通的需要,但是因为一些工程施工方电气设备的质量不够,电气设备的使用周期不能满足城市轨道交通的长远需求。主要原因是因为工程施工方在电气设备方面的投入力度不够,购买的都是一些比较老式的电气设备,因此,为了解决这种问题,工程的施工方必须加大对电气设备的投入力度,购买新型的电气设备来满足城市轨道交通的长远运行。电气安装工程的施工设计人员只有对电气设备的设计有充分的了解才能够合理安排电气设备的安装工作,确保城市轨道交通电气安装人员对电气设备的功能有全面的了解,掌握足够的电气设备安装的知识,施工方要加大对电气设备安装人员知识的培训。
2 城市轨道交通电气安装工程施工中的质量控制
(1)建立完善的规章制度。城市轨道交通电气安装工程中的实际施工中,施工方需要建立完善的规章制度,对安装工程施工人员的工作规范做出要求。在实际的施工过程中一些安装人员对施工的要求并不了解,安装的电气设备与城市轨道交通的要求有些不符合,最后再进行电气设备的拆除。这样的方式对施工方造成很大的经济损失。因此,完善的体质对施工安装人员的工作规范具有重要作用,在实际的电气安装工程对工作人员进行监督,加强对电气安装工程施工人员的技术培训,建立明确的惩罚机制,提高施工人员工作的积极性,从而提高整个电气工程施工人员的安装技术。
城市轨道交通电气设备中存在的问题对城市轨道交通中电气安装工程的质量至关重要,当前,一些城市轨道交通在电气设备的设计方面还没有形成严格的体系,在所以说在电气设设备的安装中出现了各种各样的问题,影响到城市轨道交通的通行质量。因此,必须充分重视电气设备的质量,保证电气设备的质量和功能可以满足城市轨道交通的需要。因此,在实际的工作过程中施工单位应该加强对施工人员的培训,聘请专业的电气安装人员对设计人员进行分析和指导,保证设计出来的图纸能够通过有效的措施来保证城市轨道交通电气安装的施工质量。
(2)在城市轨道交通电气安装中使用直流电机。对于城市轨道交通来说,车辆一般情况下使用的是径向的转向架,這种转向架属于一种自导式的模式,优点是结构比较简单,在车辆上使用比较容易通过半径比较小的曲线,在某种情况下可以保证线路在运行中的平稳度。在城市轨道交通的施工的电气安装中,直线电机采用的主要是直线感应的方式进行电机的牵引,主要的构成是转向架上面的定子和钢轨在进行铺设的时的感应板。城市轨道交通电气系统利用直线电机进行工作的时候会产生很大的推力,同时还会产生侧向力,城市轨道交通电力系统在对推力的工作点进行选择的时候应该充分考虑到直线电机产生的侧向推力和垂向力,城市轨道交通在对直线电机进行制动的时候,英爱采用再生制定和反接制动,这样城市轨道车辆在紧急制动的时候,采用的是空气制动和再生制动的方式,利用城市轨道车辆的非黏着特点,在城市轨道交通系统中使用直线电机具有非常大的优势。
对于城市轨道交通电气系统中的直线点击来说,直线电机的牵引是一种非黏着驱动,不会轨道车辆的轮轨之间的黏着造成限制,因此,轨道交通车辆的爬坡能力是非常好的。对于一些常规性质的铁路来说,爬坡的能力比较城市轨道交通车辆是有一定的限度的。在城市轨道交通系统中使用直线电机可以很大程度上提高轨道车辆的爬坡能力,在爬升的时候具备良好的灵活性能。直线电机在牵引的过程中不需要使用减速齿轮,这样在对转的时候具有一定的自由度,可以利用径向的转向架通过车辆来设置组成半径,减少线路建设的具体长度,在城市轨道交通电气系统中使用直线电机具有非常好的导向效果,降低城市轨道车辆的整体高度,在可以行走的区间之内是的断面的面积降到最小。
(3)城市轨道交通电气安装工程施工后的控制。城市轨道交通电气安装工程在完成之后,一些施工单位不重视工程质量,没有进行后续的检查,过于简单化和形式化,没有达到检查的目的。因此,施工单位必须加强对施工后的监管力度,保证城市轨道交通电气工程施工的安装质量。施工单位可以安排专门的监督和监察部门,对城市轨道交通电气安装的施工作业进行严格的监督与检查,对电气设备的使用情况和使用周期进行有必要的详细检查,对电气安装工程中出现的问题,严格督促相关施工人员进行修改,保证城市轨道交通电气安装工程的质量。
关键词:地铁测点监测量测观测频率预警
中图分类号:U231文献标识码: A
1.工程概况
某轨道交通区间采用明暗挖结合法施工,设置竖井及横通道,横通道垂直交通干线呈南北向布置,主要下穿DN600污水管、DN350污水管。
施工竖井为临时竖井,施工完毕后回填封闭。施工横通道用砖墙封堵,为永久结构。施工竖井净尺寸为5m×7m,竖井深14.701m。
2.技术标准及监测目的、项目、监测点布设
2.1技术标准
(1)《设计规范》GB50157-2003;
(2)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007;
(3)《轨道交通工程测量规范》GB50308-2008;
(4)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012;
(5)《国家一、二等水准测量规范》GBT12897-2006;
(6)城市轨道交通工程区间竖井及横通道竖井结构施工图
2.2监测目的
(1)监视分析基坑周围土体在施工过程中的动态变化,明确工程施工对原始地层的影响程度及可能产生失稳的薄弱环节。
(2)掌握支护体系的受力和变位状态,并对其安全稳定性进行评价。
(3)通过现场监测信息反馈和施工中的地质调查,及时调整支护参数和采取相应的工程措施,优化施工工艺,达到工程优质、安全施工、经济合理、施工快捷的目的,并为今后类似工程提供借签。
2.3监测项目
根据规范及设计施工监测必测项目要求,竖井及横通道施工期间必须要监测的内容如下:
(1)建(构)筑物沉降;
(2)竖井及横通道周边地表沉降;
(3)竖井及横通道周边重要管线沉降;
(4)初期支护净空收敛;
(5)初期支护拱顶下沉;
(6)井内外及洞内外观察;
2.4测点布设
2.4.1基准点(工作基点)、监测点布设时间要求
监测点位及监测元器件的埋设主要以《竖井及横通道监控量测平面图》和设计具体要求为依据。
要使各监测项目能有效反映出竖井开挖对围护结构本身及周边环境的影响程度,各监测项目测点必须在相关工序开展之前埋设,本工程各监测项目测点埋设时间要求如下。
2.4.2监测点埋设要求
(1)建(构)筑物沉降监测点
建(构)筑物观测点一般埋设于能明显反映建(构)筑物变形的竖向结构上,且便于观测,便于保护。
(2)地表沉降观测点
测点为顶部光滑的钢筋,用钻孔取芯钻机在测点位置钻Ф125mm的钻孔,钻孔须穿破路面地面持力层,保证钢筋能在钻孔中自由沉降。钢筋打入土体中的长度要有0.6~1米。
(3)重要管线沉降监测点
地下管线沉降测点埋设,用冲击钻在地下管线轴线上方的地表钻孔,然后放入直径20~30mm的半圆头钢筋,其深度应与管线底一致,四周用细砂填实。新迁移的管线在施工时埋入直接测点,将直径20~30mm的半圆头钢筋固定在管顶并伸出地面,外加PVC套管保护。
(4)支护净空收敛
竖井初支结构的长、短边中点,沿开挖面2m范围内设置互相垂直的两个监测断面,每个断面2个测点。横通道初期支护边墙两侧,沿开挖面2m范围内设置监测断面,每个断面两组,每组2个测点。
(5)拱顶下沉
拱顶下沉布设在与净空收敛同一断面,位于拱顶中线处,每个断面1个测点,按设计间距布设断面,间距为10~30m。
2.4.3监测点布设、监测仪器及精度要求
2.4.4基准点的引测和检校
基准点直接采用城市轨道交通平面控制网及高程控制网中的点,使用前复测,确认无误后可以直接使用。
2.4.5监测点保护措施
(1)施工前土建施工单位必须给各工序施工队伍强调监测点位的重要性,提高对监测点的保护意识;
(2)监测点旁边设立标志牌,并用红色油漆标示出监测点位置,重要、易损坏的监测点,设置保护盖或在其周围设置防护围栏进行保护;
(3)如土建施工单位对监测点造成破坏,必须按照要求进行补埋;
(4)如施工中造成监测点破坏的,必须暂停相关工序施工,立即补充布设监测点,待监测点补充布设完毕,监测工作能够正常开展后,再恢复相关工序施工。
3.监测方法及数据处理
3.1监测初始值的读取
各监测项目初始值应在相关施工工序之前测定,至少连续观测2次较稳定数值,取其平均值作为该项目初始值。具体读取时间与读取方法如下:
3.2监测方法及数据处理
3.2.1地表沉降监测
(1)基准网的观测
按国家二等水准测量的技术要求进行观测,作业过程严格遵守规范要求,每次观测由固定的测量人员,采用固定仪器按相同的观测路线进行,观测记录至0.01毫米,计算结果至0.1毫米。其精度要求按下表标准执行。
沉降监测基准网精度(限差)要求
(2) 地表沉降监测点的观测
地表沉降精度按照三等精度进行。作业过程严格遵守规范要求,每次观测由固定的测量人员,采用固定仪器按相同的观测路线进行。其精度要求按下表标准执行。
沉降监测精度(限差)要求
3.2.2建构筑物沉降监测
监测方法与地表沉降监测基本相同。
3.2.3重要管线沉降监测
管线沉降精度按照二等精度进行,监测方法与地表沉降监测基本相同。
3.2.4初支结构净空收敛
用电子收敛仪进行测量;并对测读环境温度,进行记录;每次测量结束后,确定初始值时应同时记录下当时的环境温度,以后再次进行收敛观测的同时也应同时测量环境温度,通过温度修正的数据才能与初始值进行收敛变化的比较。修正计算公式为
ΔLC=K×ΔT×L
式中 ΔLC――温度修正值;
K――修正系数(选取12×10-6m/m/oC);
ΔT――温度变化量;
L――测点距离。
3.2.5初支结构拱顶下沉
初期支护结构拱顶下沉采用水准仪倒挂钢尺法监测,监测点为钢筋挂钩,将钢尺悬挂于钢筋挂钩上,读取数值。测量技术要求及精度指标与地表沉降监测基本相同。
4.监测频率、报警值及应急措施
4.1监测频率
施工监测频率根据规范及设计要求确定,如下表所示:
施工监测频率表
4.2监测报警值
监测报警值的确定应满足《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的相关要求。结合本工程实际情况,各监测项目的监测报警值确定如下:
4.3监测预警应急措施
当出现下列情况之一时,必须立即进行预警;若情况比较严重,应立即停止施工,并对基坑围护结构和周边的保护对象采取应急措施。
(1)当监测数据达到报警值。
(2)支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流砂、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等。
(3)支护结构的支撑或锚杆体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象。
(4)周边建(构)筑物的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。
(5)周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄露等。
(6)根据当地工程经验判断,出现其他必须进行危险报警的情况。
施工监测不仅为工程的安全提供保障,更为以后工序的优化以及施工工艺的改进提供数据支持,随着城市轨道交通的建设,施工检测必将在工序的优化和工艺的改经方面发挥更大的作用。
参考文献:
(1)《建筑变形测量规范》JGJ8-2007;
(2)《轨道交通工程测量规范》GB50308-2008;
(3)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012;
关键词:城市 轨道 交通 地下连续墙 施工技术
中图分类号:TU74 文献标识码: A
1工程概况
某城市轨道交通2号线某车站,车站长度为256m,为2号线与1 号线彼此换乘车站,其中车站标准段为两层,基坑深度为 17.49-18.18m,顶板有 3.2m 的覆土厚度 ,换乘部分三层,基坑深度为25.9m,顶板约有 4.3~6.0m 的覆土。 涉及的基坑围护都是采用连续墙工程结构,标准段连续墙厚度是 800mm,在换乘部分基坑连续墙要比标准段厚,为 1200mm。
2城市轨道交通地下连续墙施工技术
2.1 施工放样
地下连续墙在施工前需要进行一项非常重要的施工放样。在施工放样前,应进行复测、整理建设单位提供基准的点、线和高程点,然后监理项目部主管测量工程师进行复核、审批整理出的测量成果,当所有成果确认以后,在实施工程放样。
2.2 导墙施工
现浇钢筋混凝土结构是导墙施工的主要方式。地下连续墙施工中的导墙施工作用非常大,它主要是为了成槽导向、储存泥浆和相关承重等作用。 导墙施工的主要工序有很多,主要包括:把场地平整,然后测量定位、挖深槽等,后续工程还有开挖沟槽断面、绑扎钢筋、支模板等一系列后续工作,最后浇筑混凝土。在导墙施工过程中,横断面进行分段式施工、现浇钢筋砼,把施工面分为每 30m 为一段进行施工,用C25 强度的混凝土,设计墙体为 200mm 的厚度、高为 1500mm,净距为1060mm 的内导墙。 最后拆模后,需要加设支撑。 在混凝土没有完全达到预定强度时,任何运输和起重机械不能停置或行驶在上面,防止破坏导墙。
2.3 泥浆选择
地下连续墙施工过程中的挖槽、冲槽和清槽,都和泥浆的质量有关,成孔和安全都会受到它的影响。在挖槽过程中,泥浆主要作用是护壁、冷却机具、携渣、切土滑润。泥浆的好坏直接影响护壁的性能稳定,进而避免出现塌孔的现象。 而且在混凝土浇筑过程中,能确保混凝土质量达标。
2.4 成槽技术
施工中的槽段有很多形式,有 L、一字等,一字形槽段以 5m 或 6m为标准。 按照不同工程的地质地层进行“冲(钻)孔成槽”和“抓冲(钻)结合”,或者是两者结合进行成槽施工;用液压抓斗为土层、砂层、全风化岩层进行成槽施工;一些中风化岩、强风化岩和地下障碍物等,主要是用桩机冲孔、修槽进行施工,然后在进行抓斗,最后成槽。 “冲孔成槽”是利用圆锥进行冲孔,然后在修槽成型。 方锤在二期槽段进行使用,当相邻一期槽段完成混凝土浇筑后,在 10h~15h 时间内把工字接头清理,主要是为了避免一、二槽序接头有泥。 如果底层是冲积平地,而且有较厚的砂层和丰富的地下水,要密切关注槽壁的稳定性,让泥浆的浓度和液面在槽内比水位要高出 1m 以外。 等完成槽段施工后,要对槽段的位置、深度、宽度以及壁垂直度进行检查,检查合格后才能开始进一步施工。
2.5 清槽施工
(1)成槽施工中需要清渣,主要采用的方法是循环法,用输浆管在孔底进行泵浆,让新进入的泥浆从孔底开始流动,让泥渣随着泥浆上浮,从槽孔中流出,然后在泥浆池用抓斗进行捞渣;(2)如果槽渣比较厚且含砂率大,就可以用空气吸泥进行清底,同时要让新鲜泥浆补充槽孔,让泥浆液面的比例达到标准且稳定;(3)在最后需要清孔时,清槽需要空气来吸泥,进行反复清槽,让沉渣的厚度达到清槽后的要求。清槽结束后,槽底的沉渣厚度不能大于 100mm,泥浆在槽底 0.2~1m 处所占的比重要不能大于 1.15,而且泥浆的含砂率要小于 5%,有 22~28s的粘度;一些地方如果含砂量比较高,要适当调大泥浆比重。 (4)在开孔后浇槽段时,下落工字钢腹板,确保泡沫板冲击干净。
2.6 制作钢筋笼
(1)矫正钢筋笼平台。 (2)保证焊接的电流稳定,并能控制电流,确保焊接质量标准。(3)对固定的搁置点进行标高,然后在施工中实测墙面的标高,让吊筋的长度与要求一致。(4)在钢筋笼异型的位置需要加强起吊位置,防止钢筋笼在起吊过程中出现散架情况。
2.7 混凝土浇灌
(1)导管底和槽底之间的距离要符合要求 ,导管在埋入混凝土以后,它的深度≮1.5m。(2)在混凝土浇灌当中,要对混凝土上面的高度进行测定,然后进行导管提拔,绝对不能出现导管拔空或者是埋管过深的情况,混凝土上面的两根导管之间的标高差异≤0.5m。根据单元槽段大小及成槽深度合理布置导管数量、长度,导管下端距槽底距离严格控制在 30cm~5Ocm之间,导管连接处用橡胶垫圈密封防水。混凝土采用罐车直接进行水下混凝土浇注,混凝土浇注前在导管内放置隔水栓 ,以便混凝土浇注时能将管内泥浆从管底排出,初灌混凝土时要保证每根导管有 6方混凝土的备用量,首车混凝土浇注后导管埋深不得小于 0.5m。在混凝土浇注过程中,导管下端埋入混凝土内的深度不小于 2m、也不得大于 6m,槽内混凝土面上升速度尽量控制在 4m/h~5m/h、不得小于 2.Om/h。混凝土浇注过程中,应连续浇注不间断,保持混凝土均匀下料,随混凝土的浇注不断将护壁泥浆抽回储浆罐。混凝土浇注过程中应设专人量测混凝土浇注面标高和导管的埋深情况,以及真实详细的浇注记录,严防将导管下口提出混凝土面 。
3结语
总之,城市轨道交通施工当中,连续墙施工的技术处理非常关键,我们只能根据施工建设的特征,应用合理的模式来进行操作。 施工技术策略的优化最终能够提升连续墙体在城市轨道交通施工的质量,可以显著提高工程效益。
【参考文献】
[1]鲁嘉胡,康虎,叶启军,等.深大基坑地下连续墙施工引起土体变形效应分析[J].建筑科学,2013(09).
[2]陈怀伟.杭州地区地下连续墙施工工艺研究[D].同济大学,20122.
关键词:城市轨道交通供电系统;防误闭锁;微机“五防”
Abstract: urban rail transit the safe operation of the power supply system is very important, operator error operating can lead to a major accident, causing casualties, damage to the equipment, power outages, massive, even cause urban rail transportation paralysis, also may endanger the life safety passengers. Therefore, in construction or modification of urban rail transit in the process of the power supply system, and considering the configuration microcomputer "five-" system has practical significance.
Keywords: urban rail traffic power supply system; The mistake atresia; Microcomputer "five-
中图分类号: U223.6文献标识码:A文章编号:
电力系统防误闭锁技术的发展经历了挂锁、机械联锁、机械程序锁、电气闭锁、电磁锁闭锁、微机闭锁等几个阶段。微机闭锁与传统的防误闭锁相比,具有功能完善、闭锁方式简单方便、扩充性强、维护容易、投资省等诸多优点,有效地防止电气误操作的发生,为电力系统的安全生产做出卓越的贡献。虽然微机“五防”在电力系统应用相当成熟和广泛,但在城市轨道交通供电系统,微机“五防”技术的应用还处于偿试阶段。本文简要介绍了微机“五防”的特点、工作原理及可视化集控“五防”的工作原理,并对微机“五防”在城市轨道交通供电系统的应用做了初步探讨。
1 “五防”功能定义
在电力系统中将防止5种恶性电气误操作定义为“五防”,即:防止误分、误合断路器;防止带负荷拉、合隔离开关或手车触头;防止带电挂(合)接地线(接地刀闸);防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关);防止误入带电间隔。目前电力系统微机“五防”技术的发展已经远远超出了防止这5种恶性电气误操作的范畴。
2微机“五防”的特点
防误闭锁技术的发展经历了挂锁、机械联锁、机械程序锁、电气闭锁、电磁锁闭锁、微机闭锁等几个阶段。挂锁、机械联锁、电磁锁对手动操作设备具有强制闭锁功能,电气闭锁对电动操作设备具有强制闭锁功能,但前面的各种闭锁方式只能实现单个设备或几个高压设备以及一个或几个间隔内高压设备之间的闭锁,只有微机“五防”闭锁构建了完整的防误系统,不仅可实现设备、间隔之间的闭锁要求,还可实现全站、变电站之间的防误闭锁功能。
3 微机“五防” 的工作原理
微机“五防”由防误主机(电脑)、传输适配器、电脑钥匙、以及各种锁具组成,锁具具有唯一编码和统一的电脑钥匙接口,微机“五防”系统通过计算机软件技术将现场电气闭锁接点及机械结构实现的二次闭锁回路抽象为防误闭锁逻辑规则库,锁具与闭锁逻辑实现相互独立,闭锁的逻辑由计算机软件实现。操作时在防误主机上进行模拟操作,模拟的过程即进行操作逻辑检查,只有正确的操作逻辑才能模拟通过,模拟后将正确的操作序列下传到电脑钥匙,然后使用电脑钥匙按操作序列进行倒闸操作,操作完成后将电脑钥匙放入传输适配器,将操作结果回传防误主机。微机防误主机通过和电力监控系统通讯获得断路器、隔离开关、接地刀闸等实遥信状态,通过电脑钥匙操作结果回传来获得接地线、网门等虚遥信状态,如果接地线和网门锁采用带无线通讯功能的锁具,则可以将状态实时回传微机防误主机。
4可视化集控“五防”的工作原理
早期的微机防误系统一般实现单个变电所的防误功能,随着电网技术的发展和运营管理模式的变化,对防止电气误操作技术提出了新的要求,在区域电网范围内建立可视化集控防误系统成为安全操作的发展趋势。可视化集控防误系统可实现站间联络线闭锁功能、唯一操作权功能、多任务并行操作功能和视频联动功能。可视化集控防误系统分为三层,即OCC层、变电班组层、变电所层。
变电所层防误系统具备独立运行的能力,具有独立模拟、传票、操作和回传功能,也可以接收变电班组层在五防工作站模拟后下传的操作序列,在变电所层接票传入电脑钥匙。变电所层防误主机可以通过与当地监控系统通讯实现遥信互传以及对当地监控系统的遥控操作实现强制闭锁功能,也可以通过和OCC层五防服务器通讯实现实时在线对位,保证与服务器设备状态一致。
变电班组层防误工作站通过OCC层五防服务器实现与各变电所实时在线对位。可以在变电班组层防误工作站模拟操作,并把执行序列传输到电脑钥匙,再到变电所进行倒闸操作,也可以通过通信网络把执行序列传送到变电所防误主机,由当地操作人员接票,再拿电脑钥匙到现场进行操作。操作完成后可以在任意变电所或变电班组回传操作信息。
OCC层五防服务器负责整个防误系统的数据维护和管理。集中管理所有变电所数据,为所有五防工作站提供五防功能服务。可实现同各所状态同步、遥控操作闭锁、站间闭锁、唯一操作权、数据唯一性等功能。OCC层五防服务器具备与OCC层监控系统通讯的能力,实现互传遥信以及对监控系统的遥控操作实现强制闭锁的功能;也可以和变电所层防误主机实时在线对位,自动显示设备状态变化,保证服务器与变电所设备状态一致。OCC层五防服务器对所有站开出的操作票进行统一管理,可分别调用、保存。
5微机“五防”在城市轨道交通供电系统的应用探讨
5.1电力监控(SCADA)和“五防”一体化系统的应用
城市轨道交通供电系统可以考虑配置监控“五防”一体化系统。在电力系统,监控“五防”一体化系统已经广泛采用,此系统具有以下几个优点:①不需要单独配防误主机和软件,减少硬件和软件费用。尤其在城市轨道交通行业,城市轨道交通沿线主所、牵引所、降压所SCADA系统一般都配置有监控主机,只需再配置相应五防钥匙和锁具即可实现“五防”功能。②监控系统和“五防”系统共用数据库,不存在监控系统和“五防”系统通讯问题,提升系统可靠性。③维护成本低,监控和“五防”为同一厂家设备,不需要维护多套软件。
但是,采用监控“五防”一体化方案也有局限性,目前只能实现变电站层的监控“五防”一体化功能,可视化集控式监控“五防”一体化系统目前尚未实现,即站间防误闭锁无法实现。因此,还需电力监控厂家和“五防”厂家对可视化集控式监控“五防”一体化系统开展相关研究。
5.2城市轨道交通供电系统配置独立“五防”系统的方案设想
方案一:城市轨道交通供电系统主所、牵引所、降压所都配置独立防误主机、传输适配器和电脑钥匙,防误主机和变电所里SCADA系统通讯。城市轨道交通沿线各驻站点配置五防工作站、传输适配器和电脑钥匙。OCC端配置五防服务器,实现和电力监控主站系统通讯;OCC端五防服器和各驻站点五防工作站以及各主所、牵引所、降压所防误主机利用城市轨道交通主光纤环网实现组网。此“五防”系统为最大化配置,费用较高,可实现整个城市轨道交通供电系统的防误闭锁功能。
方案二:OCC端配置五防服务器,实现和电力监控主站系统通讯。另外在城市轨道交通沿线各驻站点配置相应数量的移动五防工作站和移动传输适配器,各主所、牵引所、降压所留有专用通讯接口,有需要操作人员到变电站操作时,操作人员带着移动五防工作站和移动传输适配器,到相应主所、牵引所、降压所接入专用通讯接口和OCC端五防服务器实现通讯,从五防服务器取得画面和数据,进行模拟并将操作票下传钥匙后进行操作,操作完成后将执行完的操作票回传。此集控“五防”系统配置简化,也可实现整个城市轨道交通供电系统的防误闭锁功能。此方案中变电站端不配置独立防误主机,SCADA系统使用自带的逻辑闭锁功能。
5.3城市轨道交通供电系统防误闭锁系统配置原则
鉴于城市轨道交通供电系统的重要性,城市轨道交通供电系统增加微机“五防”系统后,供电系统的机械闭锁和电气闭锁设计应当保留,这样即使微机“五防”系统故障的情况下,也能尽量保证倒闸操作的正确性,减少人为失误的可能。
6 结束语
在城市轨道交通供电系统,微机“五防”技术的应用还处于偿试阶段。还需“五防”厂家针对城市轨道交通供电系统的特点开展微机“五防”的相关技术研究,解决城市轨道交通供电系统防止误操作上的一些难题,提高城市轨道交通供电系统的可靠性和安全性。
参考资料:
关键词: 城市轨道工程技术 专业领域 现状调研 人才需求
目前国内城市轨道交通工程技术应用型人才缺口很大,预计今后需求量将会进一步增大。各施工生产单位急需掌握新技术的应用型人才,并且对人才培养的要求不断提高,要求培养的毕业生,不但能够从事业务生产,而且懂得生产管理的复合型人才,这为城市轨道交通工程技术专业发展提供了新的机遇和挑战。
1.专业领域发展现状与趋势
城市轨道作为快捷便利的绿色交通方式,已成为城市公共交通发展的主流。纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京等城市的轨道交通,已基本形成规模化和网络化,构成这些现代化大都市的重要交通干线。拥有735万人口的纽约――即使没有私人汽车也能生活的城市,28条地铁线路纵横交错、四通八达,线路总长1140多公里,490个车站遍及整个城市。发展中国家也掀起城市轨道交通建设的,城市轨道交通将成为这些国家的城市重要交通干线。
我国一直注重城市轨道交通的发展,截至2014年底,全国已有北京、天津、上海、广州、南京、成都、沈阳等22个城市建成地铁95条,运营里程达2900公里。“十二五”期间,我国把城市轨道交通的发展放在突出的地位:“加快轨道交通的规划建设,在大城市逐步构建以轨道交通为骨干的城市交通体系。”北京、上海、广州的轨道交通线每年以30公里~50公里的速度延伸,杭州、苏州、福州等35个城市正在建设、筹建或规划修建地铁和轻轨线路。目前,我国城市轨道交通开工建设线路超过了1000公里。《中国投资》数据表明:到2015年底,我国轨道交通运营里程将达3800多公里;预计到2020年,我国城市轨道交通累计营业里程将达11042公里。在国内,城市轨道交通每公里线路的平均人员配置一般为50~80人;效率较高的城市轨道交通每公里线路人员配置约为60人。按照这个标准推算,到2015年底我国城市轨道交通新增从业人员超过7万人,未来从业规模将达60万人。
交通要发展,人才是关键,一带一路、海峡西岸经济区建设对城市轨道交通工程技术人才产生很大的需求,城市轨道工程技术专业的发展前景广阔。
福建省地处中国东南沿海,是全国人口密度较大的省份,国民经济连续16年保持高速增长。福建经济的高速发展与交通基础设施的迅速发展密切相关。福建省“十二五规划”提出推进福建交通跨越发展,交通投资五年累计突破2200亿元,在“十二五”期间,交通基础设施实现适度超前,网络更趋完善,结构逐步优化。在轨道交通方面,近年来,先后建设了几条新的铁路线路,比2000年增长了一倍,新建和扩建了一批高标准的火车站,改善了群众的出行条件,主要铁路干线进行了电气化改造,增开了多趟高等级列车,路网设施条件大幅提升,运输能力显著提高。省会城市福州,2009年6月国家发改委批准了《福州市城市快速轨道交通建设规划》(2009―2016),规划建设1号线、2号线,总长55.7km,在中心城区形成1、2号线“十”字形主骨架。1号线象峰站至东部新城站,约29.2km;2号线沙堤站至下院站,约26.5km。1号线工程分为两期建设,一期工程起点站为象峰站,终点站为福州火车南站站,正线线路长24.89km,共设21座车站,平均站间距1.202km。二期工程福州火车南站站至东部新城站3站3区间约4.31km线路,拟结合东部新城开发实施。福州轨道交通1号线工程(一期)土建工程于2010年10月31日后陆续开工,计划在2016年建成运营。2号线工程可行性研究报告已通过福建省发改委组织的预审,现已上报国家发改委。福州市轨道交通远景线网(至2050年)由9条线路组成,总体为“有环放射状”网络结构。根据修编方案,9条轨道交通总里程338.12公里,设置车站215座,换乘站26座。按照运营每公里60人计算,未来需要2万人左右的专业人才。
厦门市城市轨道交通近期建设规划(2011~2020年)通过批准,依据厦门城市总体规划和综合交通规划,厦门市规划远景年城市轨道交通线网由10条线路组成(含2条远景控制线),总长约387.75公里,设车站190座,其中换乘车站40座,线网密度厦门本岛0.65公里/平方公里,岛外0.29公里/平方公里。线网中,1、2、3号线分别为本岛沿北、东、西方向的放射状骨干线路(含1号线支线),主要承担本岛与环湾组团间跨海交通联系功能,兼顾岛内及岛外组团内部公共交通骨干功能;4、5、6号线作为辅助线,支持本岛与周边组团、环湾组团发展。预计2020年,厦门市公共交通分担率为40%,轨道交通占公共交通的比例达30%~35%,力争承担60%的跨海出行量。2013年11月开工建设地铁1号线,按照运营每公里60人计算,未来需要2.2万人左右的专业人才。
海峡西岸公路水路交通基础设施发展规划指导意见和一带一路建设明确提出:必须进一步完善海峡西岸公路水路交通基础设施建设,明确重点建设任务,把“突出港口、强化通道、协调推进”作为海峡西岸经济区交通建设的基本思路,由此促进海峡西岸的港口、道路、铁路、市政设施建设。交通要发展,人才是关键,海峡西岸经济区建设对城市轨道交通工程技术人才有很大的需求。
城市轨道交通基础设施中各类工程结构物的建设都属于交通土建工程类。随着交通土建建设市场的规范化及加入WTO后的建设市场国际化,根据国际惯例对施工技术、施工管理、施工监理、勘测设计、质量监督、运营养护、基本建设管理等细化后,对城市轨道交通土建技术人才的素质要求提高。随着科学技术的发展,新技术、新工艺、新材料、新设备在我国土木工程中广泛使用,对城市轨道交通土建类建设从业人员的理论和技能素质要求越来越高,只有受过专业训练的人员才能胜任,由此将对城市轨道交通土建类技术人才产生大量的需求,城市轨道交通工程技术专业的发展前景广阔。
2.专业领域从业人员情况与人才需求分析
城市轨道交通运输方式已逐步成为综合交通运输体系中的重要组成部分。城市轨道交通运输基础设施建设及投资力度进一步加大,城市轨道交通营运能力逐年提升。各方面的专业人员远远不能满足城市轨道交通建设发展的需求。
调查资料表明,根据预测,2015年交通行业(含城市轨道交通)从业人员300万,专门人才达到90万,专门人才密度达到30%;2020年从业人员300万,专门人才达到120万,专门人才密度达到40%。为此,2015年到2020年年均需新增9万。若交通土建工程专业专门人才所占比例维持不变,2015年到2020年需新增3.86万。照此预测,到2020年,交通教育办学规模应由1997年的12.9万人扩大到28万到30万人。
城市轨道工程技术专业人才存在有较大量的需求。近年来,我国大力推动城市轨道工程技术专业教育建设及专业人才培养,截至2012年初,我国已有广东交通职业技术学院等七所高职院校开设了城市轨道工程技术专业,是就业前景良好的专业之一。
交通基础建设任重而道远,为了确保工程质量,管好、用好建设资金,保证施工进度和安全,就需要对工程的质量、安全、环保、费用、进度实施监督和管理,在工程建设第一线要求有一大批从事工程施工、监理、安全、管理等相关业务的人才。城市轨道交通工程技术专业毕业生主要面向轨道工程施工与安装、轨道工程监理、轨道工程检测、轨道工程养护、质量监督、安全管理等单位,主要从事轨道工程施工、监理、项目管理、造价编制、测量计量、工程检测、安全管理等工作,其职业岗位有现场施工员,试验员,测量员、预算员、安全员等。城市轨道交通工程技术专业的设置应以行业需求为依托,以就业质量为导向。适应市场需求和用人单位性质改变现状,结合学校的自身条件充分发挥学院已有的办学优势和特点,合理设置城市轨道交通工程技术专业,及时调整专业方向,以确保教学质量的提高。
福建船政交通职业学院作为一所高职院校,是全国首批28所示范性高职学院,在几年的办学实践中,所培养的学生都成为企业的业务骨干,积累了较丰富的办学经验。随着一路一带和海西建设的深入,福建省城市轨道交通将加大发展,城市轨道交通工程教育将迎来大好时机。面对新的形势、新的任务和新的要求,福建船政交通职业学院将认真制订完善城市轨道工程技术人才培养方案,进一步改革调整人才培养模式,以适应社会需求。
3.省内外院校专业现状调研分析
3.1专业点分布情况
城市轨道工程技术专业点分布情况,本科院校有:北京交通大学、西南交通大学、同济大学、长安大学、华东交通大学、中南大学、兰州交通大学和大连交通大学。
每省一两所高职类学院,全国招收城市轨道工程技术专业的学校有:哈尔滨铁道职业技术学院、石家庄铁路职业技术学院、湖南铁道职业技术学院、陕西铁路职业技术学院、北京交通运输职业学院、广东交通职业技术学院、云南交通职业技术学院、南京交通职业技术学院、四川交通职业技术学院、广西交通职业技术学院、河南交通职业技术学院、河北交通职业技术学院等。
3.2专业招生与就业岗位分布情况
福建省内高职院校城市轨道工程技术专业点分布情况、招生与就业情况见表1所示。
目前只有福建船政交通职业学院开办城市轨道工程技术专业,福州职业技术学院交通工程系自2011年以来开办有城市轨道交通运营管理专业和城市轨道交通车辆专业。
3.3专业教学情况及存在问题
3.3.1学生实践能力较差。由于过于追求学科体系完整性,不是从生产实践中引出课题进行分析和研究,针对性较差,造成理论与实践的脱节;各门课程各自独立纵向成线,缺乏彼此应有的沟通;基础课、专业基础课与专业知识和能力的培养联系不紧,没有达到教学理论为生产实践服务的目的。
3.3.2教学计划、课程结构、教学内容和教学方法与培养技术应用型人才不相适应。由于基础理论课安排的课时较多,专业课排的课时较少,使学生在校期间难以基本完成就业上岗前的实践训练。在教学方法上,多数教师仍采用传统的满堂灌的教学方式,调动不了学生的学习积极性。
3.3.3教学的教师动手能力不强。学校现有的从事理论教学的教师来源主要有:一种来源是由高校分配来的本科生及研究生;另一来源是具有高等教育文化程度的在企业从事施工技术管理或其他管理工作的人员。学校教师中绝大部分属于第一种情况,这就使得绝大部分教师有较强的专业理论知识,而动手能力不强;有的教师从非师范院校分配而来,没有经过教师岗前培训和实习就上岗教学,因而教学效果较差。
3.3.4学生的考核评价方法单一。目前学校对学生的考核评价主要以期中、期末的试卷分数定高低。
3.3.5教学手段落后,先进的实训器材和设备不足。教学班大多采用传统的教学方式,相当多的时间用于板书和绘图,课时容量小,加之缺乏与实际紧密结合的实物结构、挂图、先进的电化教学手段、模拟设备、检测仪器缺乏,严重影响理论教学和实训的效果,市场调查对添置电化教学设备的要求十分强烈。此外,专业人才培养的目标定位与能力结构与行业企业的期待尚有一定的差距等。
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中国社科院在《中国汽车社会发展报告2012-2013》中预计,到2013年第一季度。中国私人汽车拥有量将破亿。十年之后汽车拥有量将达到或接近60辆/百户。私人汽车拥有量过亿标志着中国进入汽车大国行列。这是国富民强的重要体现,但同时道路拥堵、空气污染、能源短缺又使其快速增长饱受诟病。城市轨道交通运量大、污染低,对于缓解城市交通拥堵、减少汽车尾气排放、降低能源消耗起着至关重要的作用。随着轨道交通建设迅猛发展,工程接口问题的研究越来越受到各轨道交通公司重视。
现代城市轨道交通工程是一个庞大的系统工程,一般由前期工程、土建工程、轨道工程、装修工程、设备安装工程和工艺设备组成(见图1关键节点图)。接口管理不是独立的,也不是一次性的,它贯穿地铁建设整个生命周期。更重要的是,没有专门的合约、承包商、施工监理、项目管理人员来管理接口问题。相反,接口管理牵连所有合约、承包商等单位。简而言之“接口管理,人人有责”。
图1关键节点图
二、接口的分类
根据《辞海》(2009年版)中的解释。接口指物体和物体之间的接触面。接口来源于英文单词interface。又译作界面。在轨道交通行业中,接口/界面经常互用。本文统称为接口。接口并非轨道交通行业的专有名词。它最初源于工程技术领域。随后在计算机行业中发展。由于人为因素的引入,接口概念被引入到管理领域。至今,接口的概念已经得到了很大的外延。其所要描述的状态也越来越抽象。
国内外学者对于一般意义上的工程接口分类已经有了相当成熟的研究。最具代表性的是Pacitt,Gibb的分类:实体界面、组织界面和合同界面。而具体到轨道交通接口分类。有不同的分类的方法。
目前各大城市轨道交通接口按照参与方及其工作性质各类接口可分为职能管理接口、工程技术接口和合同接口三种类型。
1)职能管理接口
职能管理接口是工程各参与方之间的工作流程,包含相互约束关系以及各方的责任、权力、义务的确认等内容。城市轨道交通建设参与方的职能管理接口包括:业主、运营单位、总体设计单位、分包设计单位、施工单位、施工监理单位、咨询单位、审查单位以及承包供货商等之间的职能管理接口;与省、市政府相关部门间的职能管理接口;与国家政府有关部门的职能管理接口。业主、总体设计单位在设计、施工和调试的各阶段中都将与上述单位或部门对有关问题进行协调,对轨道交通建设中存在的各类问题进行沟通和处理。此类接口非常关键,对于整体工期的影响比较大。
2)工程技术接口
城市轨道交通的工程技术接口涉及设计、施工、安装和调试等各阶段的工作,含土建与土建、土建与设备、设备与设备系统、设备系统与运营模式等的工程技术接口。各专业在设计、施工、安装及调试阶段中的工程技术接口有信息接口、实体接口、连接接口等。设计接口确定各系统的接口任务,主要为信息接口、宏观管理各系统间的协调,定义技术接口关系。施工、安装、调试阶段为实体接口和连接接口。工程技术接口规定各系统之间应相互遵守共同的技术要求、条件、规则。工程技术接口是解决各类接口问题的基础。
3)合同接口
城市轨道交通建设中有设计、监理、咨询、施工承建、设备承包及图纸审查等合同。合同接口的管理主要是监督签约方权利和义务的执行。合同接口之间具有包容连接性、覆盖性,以防止存在矛盾和责任真空及重叠责任。
除了上述接口的主要分类外,轨道交通工程接口还有其他分类方式:
1)按系统接口划分:①土建与土建的接口,②土建与设备的接口,③设备与设备的接口;按工程不同阶段划分:①功能需求阶段的接口,②设计阶段的接口,③工程策划阶段的接口,④施工、安装阶段的接口等;
2)按接口范围划分:①内部接口,②外部接口。内部接口如工序搭接接口、连接接口(工作界面、施工缝)、几何关系接口、实体接口(土建为机电设备预埋管件、预留孔、洞、制作设备基础等)。外部接口指与城管规划、市政、土地、电力、环保、消防、水务等一系列支撑城市轨道建设和运营的政府部门的接;
3)按接口形式划分,可分为硬接口与软接口,所谓硬接口就是各子系统之间的相互关联的硬件,属于空间、物理方面的接口关系;所谓软接口就是各子系统之间相互关联的数据转输、计算机软件等;还可分为物理接口与信息接口,物理接口表示设备或系统之间存在的机械、电气方面的直接连接。如:设备与电缆之间的连接,构筑物与带电设备之间的安全距离,设备安装对土建工程预留孔洞的要求等。信息接口是指设备之间或系统之间存在的功能、软件、通信规约等方面的相互匹配、协调运作。如:整流器与整流变压器之间技术参数的匹配;电力监控与继电保护之间、电力监控与城市供电局电调之间的通信规约等;
4)按时空划分,可分为时间接口和空间接口。空间接口以技术形成的工程接口问题为主,时间接口主要指节点工期、施工顺序、运输组织等涉及时间要求的工程接口。
三、接口的特点
工程接口问题对工期影响较大。通过接口管理,统一筹划各工序之间的施工安排,超前协调管理各接口方面的任务,使各参建单位责任明确,边界清楚。使多承包商交叉作业有序进行,从而确保工程总工期。
(1)阶段性。在轨道交通工程建设的不同阶段存在不同的接口问题,同一个接口问题在不同建设阶段有着不同的特点。接口的技术要求按照一定的顺序在不同的阶段给予落实或实施,随着工程的不断推进而逐步深化、细化和量化,是一个从定性到定量的过程;
(2)复杂性。轨道交通工程涉及专业多,各专业之间存在大量的接口问题,并且接口界面涉及到多学科的交叉,综合性较强,呈现出复杂的特点;
(3)不稳定性。尽管设计文件和各项合同在总体上对接口都有考虑,但由于客观条件变化或其他原因,导致接口不稳定,发生变化。如地质条件与设计不符、材料设备的型号或性能发生变化、局部工程的工期延误、设计中的疏漏以及在实施中发现的新问题、新要求等,如果处理失时或失当,不仅会给局部工程造成损失,还可能给整个工程带来严重后果。因此要对接口问题进行动态管理和事前控制。
(4)对称性。同一项接口技术要求在两个相关联的系统接口说明表中都会出现,接口要求的内容相同,但接口要求的方向相反。
(5)相似性。由许多相似的工点(车站、区间等)组成,技术接口在相类似的工点上,其接口要求内容是相似的,但具体的接口参数不一定相同。
(6)与自动化程度的关联性。轨道交通工程的接口复杂程度与自动化程度相互关联,自动化程度越高,接口越多、越复杂。
(7)不同参与??,接口管理的责任不同,对甲是外部接口,对乙则是内部接口。业主管理在满足工期、质量、投资的前提下,宜尽量把接口转移。
关键词:区域经济;工程实践;创新能力;课间壁垒
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)41-0183-02
由经济形势和行业需求所决定,中国高等教育资源和学生分布于理工科的占比大于其他学科。反思高校工程教育,笔者认为存在如下问题:
1.理工科学校对工程科技人才培养定位含糊,特色不明,重规模,轻质量。包括教师、教材、实验和作业把工程问题当成“可以解决”的简单问题。造成学生不能发现问题、提出问题、简化问题并最终解决问题。
2.重答案,轻过程。好奇心是创新的基础,有成就的科技工作者大多具有较强批判精神,敢于问“为什么”,并从中找到科学创新点。学生最初不会提问,然后害怕提问,最后变成没有问题可提。
3.关注教师授课体系,轻视学生知识系统。教师灌输式的教学方式,学生死记硬背的学习方式,无法掌握知识的内涵。教师提供“标准答案”,学生习惯于互相看答案。重以教师为中心,轻以学生为中心。
4.重科学论文,轻工程设计和实践教育。缺乏设计和工程实践环节,学生很少对实验产生深刻印象,更不用说影响学生兴趣和爱好。专业缺乏学科融合与交叉;与企业关系疏远;重理论轻实践,重课堂教学,忽视实践环节,注重传授知识,不重视能力或者轻视能力培养。
我国的工程教育规模居世界首位,提高工程教育质量是当务之急。高等教育培养出数量足够,能面向生产一线的优秀工程科技人才,这是中国高等工科院校不可推卸的历史责任。要达到这一目的,论文提出了提高本科工程教育质量的对策,并结合区域经济特色,探讨协同培养高校工程技术本科人才的模式,并以株洲区域经济为例,详述了湖南工业大学高校工程技术本科人才培养模式。
一、株洲区域经济
株洲是“中国电力机车摇篮”,也是“中国轨道交通之都”。南车株洲电力机车研究所有限公司、南车株洲电力机车有限公司、南车株洲电机有限公司等核心企业,在轨道交通装备领域的历史积淀、品牌优势、技术实力、集群优势是国内其他企业所无法比拟的。株洲电力机车厂出产了中国的第一辆电力机车,并且较长时期垄断国内市场;南车株洲电力机车研究所有限公司是中国电力机车牵引传动系统、安全监控系统的行业龙头;南车株洲电机有限公司是中国最大的高速动车组、城轨车辆电机和变压器专业化科研、生产基地。目前,株洲市拥有轨道交通产业相关企业共300余家,产业门类齐全,已形成完整的产业链,轨道交通零部件、配套件等覆盖电力机车与铁路车辆所需的70%以上,已成为全国最大的轨道交通装备制造产业集群。
作为“长株潭”国家自主创新示范区中重要一极,株洲在国家创新型城市建设的战略指引下,全力打造“中国动力谷”。2013年,株洲轨道交通产业入选全国首批创新型产业集群试点,“株洲国家轨道交通装备高新技术产业化基地”在17家被科技部授牌的国家高新技术产业化基地中综合实力排名第一。株洲到2016年将在以高新区为核心的区域内,形成全国首个千亿规模轨道交通产业集群,将推动科技服务体系的建立和完善,进一步提升产业链的科技含量,加速实现轨道交通产业的跨越发展。
轨道交通产业的良性发展离不开专业人才的培养,本地区的轨道交通对该领域的高层次人才需求很大。
二、结合区域经济的高校本科人才培养模式
根据株洲区域经济特色,以轨道交通自动化为主,分析相关企业行业的创新需求、并据此设置高校实践教学环节,培养本科工程实践创新能力,优化并合理使用本科专业创新资源,从而形成课堂理论培养为主、课外实践工程能力为辅完整的师资整合和创新训练体系创新人才培养机制。提出校企共建工程实践教育中心的举措,提供学生在企业学习的教学条件,形成“办学体制、科技创新、人才培养、校企产学研”全方位合作;明确企业承担继续培训工程技术人员和接纳实习的责任,为未来工程师提供实习岗位;企业逐渐成为创新主体,拥有先进的技术、设备和高水平的工程技术人员,企业文化有助于学生成长,企业经历有助于学生就业。
(一)聚合实践教学创新能量,协同构建高层次师资队伍
按照创新团队流动不调动的政策,分别从企业派驻院士、教授、高工及其团队到湖南工业大学参加创新创业人才的培养,并在资金、项目和人才队伍组建等方面予以全方位的支持,为形成深度融合的学科方向、学术团队,并为开展创新活动奠定了坚实的基础。
将湖南工业大学的高层次人才引进计划和科研团队建设目标纳入各自的人才队伍建设工程总体规划中,并分年度予以实施,在人才队伍建设工程中,充分考虑协同中心团队凝练的结构、层次、学科、方向需要,为创新创业人才培养提供强力的人才支持。
对纳入创新培养团队成员,实行重点培养和系统支持,在资源利用、项目申报、研究条件、成长发展等方面制定了相应的支持政策,鼓励冒尖、鼓励拔尖、鼓励创新研究和成果产出。与此同时,全面落实跨单位考评机制和考评办法。
(二)协同办学环境,创新人才培养模式
湖南轨道交通核心业务发展和下游产业链的延伸对高端专业人才的旺盛需求,极大地调动了相关轨道交通装备企业共同参与协同办学的积极性。结合产业对高素质工程技术人才的需求,以创新项目研究为载体,以强化轨道交通自动化相关专业特色为目标,制定“四个共同”人才培养机制。
协同培养研究生的模式主要有两种:一是独立导师制。由产业企业的技术骨干单独指导研究生,研究生在学校修完学科基础课后进入企业,跟随指导老师开展课题研究,具体科研题目由导师决定,企业提供学生的住宿和生活费;二是双导师制。由企业和学校各自派出一名导师共同指导一名学生,学生的课题由两位导师共同商量。截至2014年底,仅电气工程、计算机科学与技术等学科已经联合培养硕士研究生100余人,其中大部分毕业后留在联合培养单位从事科研开发工作,取得了很好的培养效果,深受企业和社会欢迎。
(三)聚合实践教学创新能量,实现技术产业无缝对接,快速推进科技成果转化
围绕株洲轨道交通千亿产业集群核心技术研发、产业链延伸的共性技术问题进行协同创新,各协同企业在轨道交通自动化领域针对永磁同步电机与传动控制、网络控制及故障诊断等理论进行了深入研究和探讨,对相关技术共同进行产业化培育,其中部分成果已成功应用于我国高速轨道交通和城轨铁路交通运行中。有力推动了株洲轨道交通千亿产业集群主导产业的创新发展和高新技术产业的形成,并对其他相关产业形成了创新技术溢出延伸效应,取得了显著的经济和社会效益。
大学生创新实践能力提升后,就业渠道明显拓宽。近三年毕业生平均就业率达93%以上,在湖南省同类专业中处于领先地位。由于就业成绩显著,2015年湖南工业大学被评为“全国毕业生就业典型经验高校50强”。
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[4]常喜,王立忠,张刚,王广德.通信工程专业特色化人才培养体系的构建[J].高师理科学刊,2015,(6).
Regional Economic and The University undergraduate engineering Talents Training Mode
GU Zhi-ru1,CHEN Shun-ke1,HUANG Xiao-feng1
(1.College of Electrical and Information Engineering of Hunan University of Technology,Zhuzhou,Hunan 412007,China)