盾构施工论文开题报告

隧道通信施工技术论文篇二 一种深井隧道通信系统 【摘要】 本文介绍一种借助井下隧道铺设的泄漏感应传输线进行无线电通信的收发系统,它可以广泛应用于井下联络和急救，具有很好的社会价值和市场前景。 井下作业常受到塌方、瓦斯爆炸以及迷失方向等威胁，井下通信对提高工效、保证安全是非常重要的。然而，井下通讯是封闭在地下局部环境中，地形复杂，因而电波传播极其困难。主要原因是：矿井巷道的狭窄空间完全破坏了无线电波在地面自由空间的传播规律，且巷道断面多变、表面粗糙，巷道内存在各种电缆线、金属管路和各种金属体机械设备等，进一步改变了无线电波的传播规律，致使无线电波在井巷中自由传播的距离极为有限。以往的系统在使用中都存在不同程度的缺点和不足，主要表现为通信距离有限、噪音大、系统传输参数不稳定等。采用无线电泄漏方式进行通信的系统可以大大改善通信状况。使用时持机人通过感应电线通话，对讲机与感应线之间属于无线通讯，感应线感应到的已调频载波信号在感应线中进行有线传输，可以使通信距离达到3km以上。 系统原理与设计 实现井下通信的关键是解决电波传播问题。理论分析和试验表明：在中短波频段，矿井隧道对电波的衰减最大，通信距离最近。在超短波频段，通信距离随着频率升高而增加，电波传播衰减逐渐减小，这是因为在该频段隧道可认为是其波导型通道。而低频段，由于频率低，电缆的传输损耗小(2～4dB/km)，因而通信距离大。如果加接中继器，通信距离可继续扩大，因此，低频导引通信系统简单实用、造价最低。综合各种因素，我们把工作频率设定在455kHz。电波借助敷设在井下的泄漏通信电缆在矿井中非自由空间进行传播。也就是说，利用这种泄漏电磁场的存在，通过沿巷道敷设的泄漏电缆使无线电收发信机实现信息交换。因而泄漏电缆为矿井巷道等非自由空间的无线电传播提供了一种类似长天线作用的专用媒介，构成高传输质量的矿井无线电传输通道，是矿井无线电泄漏通信系统的关键组成部分，也是我们设计的井下通信系统的主要特点。系统采用单频半双工体制，收发天线共用。由于调频比调幅具有抗干扰性能好、传送信息保真度高、机器设备简单等优点，因而在我们的系统设计中采用调频工作方式。该系统的另一个特点是：455kHz中频载波发生器和调频调制器并不是由通常单一的振荡器、调制器组成，而是利用MC2833单片FM(调频)发射机子系统中的压控振荡器与10.7MHz晶体及相应电感、电容组成的外围电路产生10.7MHz的话音已调信号，送到MC3359射频输入端，而MC3359内置振荡器与外围10.245MHz晶体及相应电容组成的电路产生10.245MHz的信号，于是这两个信号在MC3359内置混频器作用下产生以中频(455kHz)为载波的已调信号。考虑到系统中其它部分电路的功能与一般半双工工作方式的电路基本类似，故不赘述。整个系统的功能框图如图1所示。 系统实现 系统设计上的主要技术考虑：工作频率选定455kHz;通信体制为调频半双工方式;信号传输方式为无线(手持机与井下泄漏电缆间)与有线(井下泄漏电缆传输)混合工作;发射机输出功率不小于2W;手持机相互间能随意通话;接收效果尽量减少噪声;采用0.5～0.8Ah、12V电源供电;对讲机通过井下铺设的泄漏电缆作为感应传输线，使通讯距离能够达到3km。 由于集成元件与分立器件比较起来具有性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻，而且价格比较便宜，因此在系统的实现方法上我们首先选用集成元件。所选用的集成元件主要有：MC2833、MC3359、MC34119、455kHz陶瓷滤波器、10.7MHz晶体、10.245MHz晶体;选用的分立元件主要有：低噪声晶体放大管3DG30G、晶体驱动放大管3DK9H、晶体末级功放管C4382A、TTF-2-1中周、电位器、电阻电容，以及拾音器、扬声器等电声转换器。 MC2833是单片FM(调频)发射机子系统，它包含一个话筒放大器、一个压控振荡器和两个辅助晶体管。在其典型应用电路中，我们将其进行改造，使之产生10.7MHz的话音调制信号输送给MC3359的混频输入端;MC3359是低功率的FM(调频)/IF(中频)接收机芯片，它包含振荡器、混频器、限幅放大器、AFC(自动频率控制)、正交鉴频器、运算放大器、静噪电路、搜索控制和沉默开关。同样，我们对其外围电路进行改造，使它产生经过初步放大的话音已调信号(载波455kHz)，然后送给下一级功放电路进行放大。此外，系统设计中采用了收发共用MC3359，不仅节省成本和减小体积，而且试验效果也不错;MC34119是主要用于电话(例如扬声器话机)上的低功率音频放大器集成电路，具有可以在低电源电压的条件(最低为2.0V)以最大的输出摆动差动扬声器输出，以及并不需要和扬声器相联的耦合电容等一系列优点。 考虑到末级功放输出的功率可达2W以上，两个末级功放管C4382A产生的热量较多，所以需要对两个管子散热。为了有效散热，我们特意制作了一个大铝板，将两个C4382A功放管安装在这个大铝板上，对其进行散热。同时，这个铝板还起到了将两个收发部分隔开的目的。整个系统的电路原理图如图2所示。 试验结果 试验表明，该系统输出功率达2.4W，效率达50%以上。接收机灵敏度可达2.2mV(-100dBm)，而且在无信号输入时，扬声器输出的电流噪声很小。在地面自由空间的通信距离可达100m，井下借助沿隧道铺设的泄漏感应电缆进行通信，距离可达3km。 结束语 455kHz对讲机系统不仅性能稳定，工作可靠，而且生产成本低，容易实现。该项产品的问世，不仅改善了井下通讯条件，而且有利于加强井下安全生产的管理，保证井下工人的人身安全。所以，这项技术具有很好的应用价值和市场前景。 看了“隧道通信施工技术论文”的人还看： 1. 关于隧道施工技术论文 2. 关于隧道施工技术论文(2) 3. 道路桥梁施工技术论文 4. 地铁施工技术论文 5. 盾构施工技术论文

地铁快线设计中几个技术问题的探讨和思考论文

无论是在学校还是在社会中，大家对论文都再熟悉不过了吧，借助论文可以有效提高我们的写作水平。那么你知道一篇好的论文该怎么写吗？下面是我为大家整理的地铁快线设计中几个技术问题的探讨和思考论文，希望对大家有所帮助。

我国城市轨道交通建设正在迅猛发展，至2014年12月31日，中国内地已有22个城市94条城市轨道交通建成并运营，运营总里程2886km。目前东莞、贵阳、青岛、合肥、南昌、福州和厦门等城市也在修建，预计到2020年，国内将有约40个城市发展轨道交通，总规划里程7000多km。在这些已建成和正在建设的城市轨道交通中，绝大多数为位于中心城区的一般地铁制式线路，设计的最高运行速度主要有80km/h和100km/h2种，其运营组织与车辆选型、系统配置与土建工程配套等均可按现行的GB50157—2013《地铁设计规范》、建标104—2008《城市轨道交通工程项目建设标准》、GB50490—2009《城市轨道交通技术规范》及相关专业的规范进行设计。而已经建成开通的广州地铁3号线、上海地铁16号线和正在建设即将于2016年开通的东莞城市快速轨道交通R2线、深圳地铁11号线等，为连接中心城区与相应组团的地铁快线，设计的最高运行速度均为120km/h，已超过《地铁设计规范》规定的最高运行速度不超过100km/h的适用范围，因此在这几条线路的设计中，不能完全按现行地铁规范进行设计，需要根据最高运行速度为120km/h的地铁快线特点对相关的设计参数进行研究论证后采用。结合广州地铁3号线和东莞市城市快速轨道交通R2线工程的设计，重点研究120km/h地铁快线设计的一些基本特征及在地铁快线设计中现行《地铁设计规范》存在的不足，特别是速度目标值、列车编组及空气动力学等方面，以期为今后地铁快线设计规范的制定提供参考。

1地铁快线的线路设计特征

随着城市轨道交通的发展，中心城区的地铁线路密度越来越大，网络逐步完善，地铁的建设逐步向郊区辐射，为了实现中心城区与周边卫星城(镇)或卫星城之间高速、便捷、环保的出行方式，地铁快线应运而生。如广州地铁3号线主要是连接广州中心城区与番禺，深圳11号线是连接福田中心区与宝安区碧头，上海地铁16号线是连接浦东新区龙阳路与临港新城。同时随着经济的发展，我国一些经济较发达的地级市也开始规划建设地铁，由于城市空间结构的原因，这些地级市的行政机构相对分散，为了加强各行政机构与城市中心城区之间的联系，突出中心城区的首位度，也需修建高速、便捷、环保的地铁快线线路，如东莞城市快速轨道交通R2线。这几条地铁快线线路具有以下共同的特点。

1)线路长度较长，但车站数量较少，最大站间距和平均站间距都比一般地铁线路大。在城市地铁中，一般的地铁线路长度大多在35km以内，最大站间距控制在2.5km以内，平均站间距为1.2～1.5km，而地铁快线的线路长度大多为50km以上，最大站间距超过5km，平均站间距达2.4～5.0km，是一般地铁线路的2倍以上，并且超过2.5km的长大区间个数较多。

2)由于城市的空间形态布置及规划发展的不均衡，这几条地铁快线线路的敷设在中心城区或卫星城内站间距小(和一般地铁的站间距接近)，但在中心城区与卫星城、2个卫星城之间，车站的站间距较大。

由于这些线路长度较长，最大站间距和平均站间距比较大，给列车在区间运行带来了较好的运行条件，使得列车的最高运行速度可以提高。由于车站数量较少，停站次数减少，在相同线路长度下，列车的运行时间缩短，但当列车在区间的运行速度提高到一定数值后，乘客和司机会出现胸闷、耳鸣和耳痛等身体不适情况。城市空间结构、城市规划形成的线路敷设方式、站点设置的特点直接影响到整条线路系统制式、速度目标值、车辆选型的选择，下面就这几个主要技术问题进行研究。

2相关设计技术问题探讨和思考

2.1系统制式的选择、速度目标值、车辆选型与列车编组方案

系统制式的选择、速度目标值的`确定、车辆选型与列车编组方案是地铁快线设计的重要基础参数，对工程建设、运营有较大影响，合理的确定上述参数是地铁快线设计的首要任务。

2.1.1系统制式的选择

系统制式的选择一般应从客流等级和特征、线路和环境条件、系统本身的技术成熟性和先进性、运营的可靠性和成本以及建设工期和工程投资等方面进行分析，其决策还受到国家的产业政策、城市的经济实力、文化传统和价值取向等因素的影响。

目前，国内外采用的轨道交通系统有常规的钢轮钢轨系统、直线电机运载系统、磁悬浮系统、单轨系统和新交通系统(AGT)等。

各种制式的优缺点分析如下：

1)铁路制式动车组技术成熟、速度高，在国内铁路系统使用广泛。但是，由于铁路制式动车组采用交流制式供电，对线路经过地区的通信、电子设备以及相应制造业干扰较大，需要增加大量的防干扰措施。因此，采用交流制式供电的线路一般都敷设在城市之间，其线路通道多为城市规划控制的交通走廊，对交流牵引的防干扰没有较高的要求，地铁快线沿线线路在许多繁华地带敷设，对电磁防干扰要求较高。同时，线路穿越城市市区或组团中心时，均采用地下线的敷设方式，地下车站和区间由于国铁动车组限界要求较高，土建工程投资较大。

2)中低速磁浮系统技术先进，特别是具有无轮轨磨耗，无传动系统，具有运行噪声低、维护成本低等明显优势。但是，中低速磁浮系统在世界范围内的实际商业运营经验不足，在我国国内尚在研究及初步使用阶段，北京S1线、长沙中低速磁浮工程目前正处于研究、建设阶段。因此，存在建设成本和工期2个方面的较大风险，目前国家对中低速磁浮系统的产业导向尚不明朗，因而存在国内缺乏产业支持的风险，从而也会带来运营维护成本高的风险。

3)单轨系统技术成熟，在日本使用较为广泛，我国的重庆市轨道交通2，3号线均采用跨坐式单轨系统，现已建成开通运营85.6km。单轨系统采用橡胶轮，具有黏着力大、运行噪声较低等优点，但其运行阻力大，胶轮磨耗量大。因此，存在运营成本较高、橡胶粉尘对环境影响较严重等问题。随着直线电机系统和低速磁悬浮等非黏着系统在城市轨道交通领域的发展，单轨系统技术在我国发展前景并不明朗。由于单轨系统的核心技术几乎完全掌握在日本公司的手上，车辆和系统设备的造价高，车辆采购投资较高。同时，国内缺乏相关产业的支持，运营所需的备品备件价格和维修成本难以下降到合理的程度。

4)AGT系统具有运行噪音低、曲线半径小等特点，且技术较中低速磁浮系统成熟，但是该系统实际最高运行速度只有80km/h，对地铁快线快速出行的运营要求适应性较差，并和单轨胶轮系统一样存在阻力大、磨耗大和橡胶粉污染等问题。同时，该系统在我国国内尚属空白，存在建设成本、工期2个方面的较大风险，由于在国内缺乏产业支持，还存在运营维护成本高的风险。

通过以上初步分析，从“安全可靠、技术成熟、舒适快捷、经济实用”的原则出发，地铁快线设计可以不考虑铁路动车组、中低速磁悬浮、单轨系统和AGT系统，而应在普通钢轮/钢轨系统和直线电机运载系统间进行比选，这2种系统都可以较好地适应地铁快线的运量要求。但从现有的技术看，已运营的直线电机运载系统的最高运行速度为100km/h(纽约机场线、北京机场线)，由于直线电机功率的限制，选择速度为120km/h的直线电机车辆困难。而对于地铁A，B型车，速度达到120km/h的已有成熟车型(广州地铁3号线B型车、上海地铁16号线)。因此地铁快线设计建议优先选择地铁制式的普通钢轮/钢轨系统。

2.1.2速度目标值

速度目标值的选择，与规划的出行时间目标要求、线路敷设方式、站间距的大小和线网的资源共享等因素有关，在设计过程中，需根据上述条件进行80，100，120km/h的速度目标综合比选，必要时还需进行140km/h的速度目标值比选，最终确定设计线路的速度目标值。

以东莞市城市快速轨道交通为例，《东莞市城市快速轨道交通网络规划》提出的运输规划出行时间目标要求如下：

1)莞城—松山湖——约20min;

2)莞城—虎门——约30min。

根据运输规划出行时间目标要求，结合东莞市城市轨道交通R1～R3线线路平纵断面及车站分布，本次对采用80，100，120km/h最高运行速度车辆的平均旅行速度、旅行时间进行分析计算，并与规划时间目标进行比较。

为满足东莞市区—常平、东莞市区—虎门的规划出行时间目标要求，东莞城市轨道交通R1线、R2线、R3线均需采用最高运行速度为120km/h的车辆。

另外，关于速度目标值，在目前的设计中，信号ATP的值一般比设计的最高运行速度低3～5km/h，ATO的值在ATP的基础上又下降3～5km/h，因此最后列车自动驾驶的速度比设计的最高运行速度低近10km/h，而车辆的构造速度比列车最高运行速度高5～10km/h，整条线路的技术标准(线路、车辆、限界、土建工程、轨道等)均按最高运行速度进行设计，这就造成了工程的浪费，建议在地铁快线设计中，信号ATP的值就按最高运行速度控制，ATO的值根据与信号供应商沟通情况做适当降低，但降低值以不超过5km/h为宜。

2.1.3车辆选型及列车编组方案

车辆选型主要根据运营需求(线网服务标准、运输能力)、出行时间要求、舒适度要求、安全性需求、环境需求及线网资源共享等综合考虑。

列车编组方案主要根据初、近、远期最大单向断面预测客流资料、旅客的出行特征(地铁快线的旅客平均出行距离和全程运行时间均远大于一般地铁，其平均出行距离达到了15km左右，全程旅行时间均在1h左右，乘客乘车时间平均超过15min)、乘车的舒适度(按照一定的站立标准，适当的增加坐席率)，按满足客流预测的远期单向高峰小时最大断面客流量的需求，并留有10% ～15%富余量的系统能力来进行设计。在设计过程中，需根据初、近、远期最大单向断面预测客流资料进行多方案比选，最终确定列车的编组方案，列车编组方案对土建工程的投资影响较大。

由于缺乏相应的地铁快线设计规范，各条快线的系统最大设计能力、座椅布置、每平方米的站立标准均不同，根据对东莞轨道交通R2线、深圳地铁11号线及广州地铁3号线的初步研究，考虑到地铁快线的速度目标值比较高(最高运行速度为120km/h)、平均出行距离长(达到了15km左右)、全程旅行时间长(均在1h左右)、乘客乘车时间平均长(超过15min)，建议系统的最大设计能力按不超过27对/h设计(地铁设计规范要求不小于30对/h)、座椅按纵横式混合布置(增加坐席率，地铁车辆通常为纵列式布置)、站立标准按5人/m2考虑(地铁设计规范为5～6人/m2)。

2.2乘客舒适度与空气动力学

根据广州地铁3号线运营的反馈信息，当列车在长度为6.2km、内径5.4m的盾构隧道——番禺广场站至市桥站区间运行，列车最高运行速度接近120km/h时，乘客和司机会出现胸闷、耳鸣和耳痛等身体不适情况。针对这一情况，在东莞轨道交通R2线、深圳地铁11号线的设计时，均开展了隧道空气动力学的研究，并在设计中采取了如下主要措施：地下长大区间采用大断面隧道(按隧道阻塞比小于0.4考虑，盾构隧道内径6.0m、矿山法隧道的内轮廓净面积不小于28m2)、列车突入洞口处设带有减压孔的缓冲结构(主要在地下线与地面线过渡的明挖段设置)、提高列车气密性指数、采用流线型车头。这些措施已经过专题研究论证，目前已在工程的设计和建设中被采用，待2016年初这2条线路建成通车后才能验证。

2.3土建工程设计及道岔选型

2.3.1土建工程设计

土建工程按100a的使用寿命进行设计，且一经实施后，若远期客流增加较多，车站规模不够，对土建工程进行改造，不仅影响运营，而且改造的成本较高、废弃工程量较大、施工风险极大。为避免出现上述现象，在设计中需结合远期最大单向断面预测客流资料，并对远期客流的抗风险能力进行分析，结合城市的整体规划和经济发展，按具备包容高水平客流状态的能力来进行综合设计。设计过程中，建议车站规模可以按远期车辆编组的有效站台长度进行设计并一次建成，在运营的初、近期，可根据客流资料和设计的列车编组来设计站台上屏蔽门或安全门开启的范围，当客流上升接近设计客流时，在局部改造屏蔽门或安全门及升级列车信号系统等，以达到设计的能力。目前东莞城市快速轨道交通R2线、深圳地铁11号线的车站有效站台长度分别是按远期6辆编组B型车120m的长度和远期8辆编组A型车186m的长度一次建成的。

2.3.2道岔选型

道岔的选型主要是根据正线和辅助线的最高运行速度来确定相应的道岔号数。普通地铁线路列车最高运行速度不超过100km/h，正线及辅助线可选用9号曲尖轨道岔，其直向过岔速度≤100km/h，侧向过岔速度≤35km/h。在地铁快线设计中，当区间列车最高运行速度超过100km/h时，9号道岔已不能满足线路使用要求，需选用大型号道岔，提高列车过岔速度，建议地铁快线选用12号道岔，其直向过岔速度≤120km/h，侧向过岔速度≤50km/h。

2.4牵引供电制式

根据国家标准，城市轨道交通牵引供电有DC750V和DC1500V2种电压可供选择。DC1500V由于电压较高、牵引变电所数目少、运营电能损耗小，且供电距离长、供电区间内列车较多，利于车辆再生制动能量的吸收。目前DC1500V已逐步成为城市轨道交通牵引供电系统的发展趋势。

列车授流方式有接触轨和架空接触网2种方式可供选择。接触轨零部件少、结构简单、安装位置低、维护工作量小、维护成本低，对城市景观无影响，对人身安全防护措施要求高。架空接触网有刚性和柔性2种，刚性接触网一般用于地下区段，也具有结构简单、维护工作量小等优点，但安装位置较高，维护仍须配备专用设备;柔性接触网一般用于地上区段，其安装结构复杂、零部件多，存在断线、钻弓等事故隐患，高空检修作业时，需要的人员多，抢修和恢复比较困难，需要专用检修设备，柔性接触网安装在地面或高架桥上会对城市景观造成一定影响。

地铁快线中高架桥占有较大的比例，在高架桥梁上，若安装柔性架空接触网，对城市景观有一定影响，建议采用接触轨授流方式，以减少对城市景观的影响，利于城市的长远发展和高架结构的可持续发展。

3结论与建议

3.1结论

1)地铁快线主要为连接中心城区与卫星城、2个卫星城之间的城市地铁线路，线路的站间距较大，选择120km/h的速度目标值可达到技术、经济和社会效果最佳。

2)考虑到地铁快线的速度目标值比较高、平均出行距离长、全程旅行时间长和乘客乘车时间平均长，地铁快线的系统最大设计能力按不超过27对/h设计、座椅按纵横式混合布置、站立标准按5人/m2考虑。

3)为了充分发挥地铁快线的综合效益，在设计中，信号ATP的值按最高运行速度控制，ATO的值根据与信号供应商沟通情况做适当降低，但降低值以不超过5km/h为宜。

4)为了提高乘客的舒适度，对于地下长大区间采用大断面隧道、列车突入洞口处设带有减压孔的缓冲结构(主要在地下线与地面线过渡的明挖段设置)、提高列车气密性指数、采用流线型车头。

5)车站规模按远期车辆编组的有效站台长度进行设计并一次建成。

6)选用接触轨供电的方式。

3.2建议

由于我国暂时还没有运行速度为100～120km/h的地铁快线设计规范，在地铁快线设计时，先参照《地铁设计规范》、《城市轨道交通工程项目建设标准》和《城市轨道交通技术规范》等进行技术标准的初步拟定，然后结合运行速度为100～120km/h的特征开展专题研究及专家论证确定技术标准，在这个过程中，由于受到技术水平和认识的限制，难免有些缺憾，建议加快地铁快线设计规范的出台，以指导工程的设计和建设。