电路设计方案范文

导语：如何才能写好一篇电路设计方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：有机发光二极管；驱动电路；设计

1.有机发光二极管的概念

1.1 有机发光二极管和液晶显示器优缺点对比

有机发光二极管又叫有机电激光显示和有机发光半导体，它和液晶显示有着不同类型的发光原理的，有机发光二极管的显示技术和液晶显示器相比是有自发光、光视角、高对比度、低耗电、高反应等特殊的优点；但是也存在着成本高、寿命短、分辨率等缺点。下文笔者会详细介绍。

1.2 有机发光二极管的分类

有机发光二极管可以根据色彩和驱动方式来分：

按色彩分，可以分为单色、多彩、全彩等主要种类，其中制备最难的是全彩类的有机发光二极管；

按驱动方式分，可以分为主动式和被动式有机发光二极管。

1.3 有机发光二极管的发展阶段

主要分为三个阶段：

第一阶段：20世纪末，是有机电致发光器件由实验室转为市场化的萌芽阶段，这个时候，主要适用于手机、数码相机等小型产品上；

第二阶段：21世纪前期，是有机电致发光器件市场化的发展阶段，相对20世纪规格单一、多采用无源驱动、单色或区域彩色的情况；

第三阶段：21世纪中期，有机发光二极管正式进入了显示市场，越来越多的显示器件开始选择有机的材料。器件的尺寸也从试行阶段的较小面板发展到了寸左右的显示面板。

2.有机发光二极管的显示原理分析

有机发光二极管的显示原理为电致发光，即电场发光。电场发光是自然界中很普遍的物理现象，也是光电变化中的一个最基本的步骤。电致发光物质而言，可以分为有机电致发光和无机电致发光两种，其中，有机电致发光又可以分为发光物质，是由高分子聚合物发光和发光物质为小分子有机突光的小分子发光器件。

有机发光二极管的发光原理主要是对元件施加正向偏压时，电子和空穴受电压能量的驱动，再分别由阴极和阳极注入到器件中去，这时电子和空穴会相遇，并产生结合，最终会形成电子-空穴对。当分子受到外来能量刺激后，如果电子自旋和基态电子成对，那么所释放的光就为突光；反之，如果电子自旋和基态电子不成对，则为双重激发态，那么释放的光就为磷光。

3.有机发光二极管的具体特点

从有机发光二极管的结构和驱动电路等方面来看，主要具有下面的特点：

成本低，材料的消耗较低，制备的工艺也比较简单，方便大规模的生产；

主动发光，发光的亮度可以超过1.4*105cd/m2，视角一般可以达到160度；

质量轻，超薄的膜结构，核心厚度可以小于1mm，质量可以小于1kg；

反应速度快，可以达到微秒至数十微秒，显示活动的图像；

适应能力强，全固态的结构，完全能够适应振动等比较恶劣的环境，在低至-40℃都能正常显示；

有机发光二极管无需背光的照明；

有机发光二极管的众多特点优势决定了其明朗的应用前景。

4.有机电致发光显示器件的驱动技术

机电致发光显示技术有着独特的优点，从而成为了最有潜力的显示技术之一，笔者本文主要根据平板显示器为例，分析一种模拟视频信号输入的驱动电路系统，驱动电路结合有机发光二极管显示器的特点和专用的视频动芯片功能的特性，完成了视频显示系统电路的设计，分析了无源矩阵驱动方式和有源矩阵驱动方式。平板显示的驱动电路和液晶显示器一样，可分为无源驱动方式和有源驱动方式两类，相当于直接寻址和薄膜晶体管矩阵寻址两类。

4.1 无源矩阵驱动方式

直接寻址用的是普通的矩阵交叉屏，在电极加上正电压，金属电极加上负电压，则在其交叉点像元上即能得到发光；薄膜晶体管矩阵要求每一个发光单元都由TFT寻址独立控制，工艺非常复杂。

4.2 无源矩阵驱动方式

无源矩阵驱动的基本过程是，对某一行需要发光像元的相应列都加上正电压，不需要发光像元的相应列都接地，当该行电极接地时则该行需要发光的像元都能发光而其他的像元都不发光。如此逐行扫描，就可得到所需显示的图像。

5.结论

本设计主要针对现在市场较大的平板显示器为例，分析一种模拟视频信号输入的驱动电路系统，驱动电路结合有机发光二极管显示器的特点和专用的视频驱动芯片功能的特性，完成了视频显示系统电路的设计。得出有机发光二极管想要成为显示市场中的主流，必须要有效降低OLED显示系统的成本。就要选择单高度集成的片上系统，可靠性强、成本低等优点的产品，不仅增强显示系统的灵活性，而且大幅度降低系统的生产成本，对有机电致发光显示的实用化和产业化有着重大意义。

参考文献

[1] 蒋泉，成建波，何其锐，杨健君，张磊，陈文彬，饶海波，杨刚，钟建，王军，林慧. 全彩OLED屏显示系统的设计[J]. 光电子.激光. 2008（01）.

[2] 才华，司玉娟，郎六琪，刘式墉. 彩色有源OLED显示屏上像素仿真及驱动电路设计[J]. 发光学报. 2006（04）.

[3] 张雷，杨良勇，吕国强，刘劲松. 一种微型OLED显示屏驱动接口电路[J]. 液晶与显示. 2006（06）.

[4] 王丽杰，张彤，刘式墉. Poly-SiTFT有源驱动OLED单元像素电路的参数设计[J]. 吉林大学学报（理学版）. 2005（03）.

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【关键词】旧路加宽；土工合成材料；不均匀变形

随着国民经济的快速发展 ，道路 交通 运量迅猛增长，既有公路、城市道路等旧路加宽加铺改造工程也随着大量的付诸实施。本文结合大齐（大庆～齐齐哈尔）公路加宽改造工程的实施，提出旧路加宽综合处治方案设计时的几点考虑。

1 大齐试验路路基加宽方案设计的比选

1.1 大齐试验路的基本概况

大齐公路位于黑龙江省西部，属于我国东北冻融交替区，春季干旱风大，夏季短促多雨，秋季低温早霜。大齐路沿线地势平坦，草原、湿地和沼泽约占全线总长的20%。其地质条件主要属于第四纪沉积层，地表土多为粉质中液限黏土和中液限黏土、并间有弱碱性盐渍土的交错分布，其下为圆砾土、砂砾土和粉质黏土。地表排水不良，土壤含水量较大，对路基的稳定性与工程施工均有较大的影响。

1.2 大齐试验路路基加宽方案设计

经技术经济分析，分别在单侧和双侧加宽地段各选择了一个试验路段，共设计了7种方案进行试验研究。其中，单侧加宽试验路位于K74 600～K74 900，共3种方案；双侧加宽试验路位于K96 100～K96 400，共4种方案。

1.2.1 基本处治措施

（1）基底清淤与换填

旧路修筑时因就地取土而在路基边坡外侧形成了沿路线走向约1.5m深的积水沟，沟底堆积了大量的淤泥。因此，必须彻底清除边沟内的淤泥以提高路基基底强度，减小由此而造成的新旧路基间的不均匀沉降。

（2）台阶开挖与构筑

为增加新旧路基的整体稳定性，在填筑前须先将旧路路基边坡面开挖成台阶状。单侧加宽部分第一级台阶宽350cm，高100cm，其上三级台阶的宽×高均为150cm×100cm。双侧加宽部分均开挖成宽120cm，高分别为120cm、80cm、80cm的三级台阶。

1.2.2 旧路路基单侧加宽方案

方案一(S1)：二灰填筑方案。

在路基顶面以下1.0m范围内采用粉煤灰∶熟石灰=0.9∶0.1(质量比)的比例均匀拌和后填筑，以构成轻质路堤。二灰作为轻质路堤填料具有很好的工程性质：其后期强度高、整体稳定性好，能够有效地减小新旧路基间的刚度差；其自重荷载小，能有效地减小路堤因自重荷载作用而产生的压缩变形，对确保路基的容许工后沉降非常有利。

方案二(S2)：三层土工网方案。

土工合成材料（本试验路用土工网）加筋路堤不仅可以增强新旧路基间的整体稳定性，而且还可以使新加宽路基的强度和刚度得到很大的提高，从而可有效地减小新旧路基间的刚度差异。土工合成材料还具有减小新加宽路基的不均匀沉降和侧向位移的作用，从而使得路基横断面上的沉降趋于均匀。

1.2.3 旧路路基双侧加宽方案

方案一(D1)：粉质土填筑方案。

在粉质土路堤的内部和顶面各铺设一层不透水土工布，可起加筋和隔离防渗的作用。由于不透水土工布的加筋作用可增强新旧路基间的整体稳定性好，减小路基的不均匀沉降；由于不透水土工布的隔离防渗作用，可防止垫层砂砾料的陷入，并能防止雨水浸入对路基的破坏，同时也可在一定的程度上减少路堤自身的压缩变形。

方案二(D2)：粉煤灰填筑方案。

D2方案的地质条件相对较差，采用粉煤灰二灰的轻质填料填筑路堤，不仅可以降低新路堤自重，减小路堤的压缩变形，而且还可以提高新路堤的强度和刚度，并可减小路基在行车荷载作用下的塑性累积变形。轻质填料路堤同时起到了减小新旧路基间刚度差异和不均匀沉降的作用。

2 旧路加宽的地基沉降与路基稳定性分析

在旧路加宽改造中，沉降的处理就是在路基施工过程中加速因新修路基而引起的地基沉降，从而减小路基的工后沉降。对于稳定性的处理则必须增大新修路堤及地基的强度。

3 旧路加宽的路基土压缩变形分析

路基土在其自重和路面结构等静荷载作用下的变形主要表现为土体的压缩变形，可通过室内试验测定土的相应变形指标，得到路基与地基的总变形量、不均匀变形量、不均匀变形范围以及变形与时间的变化关系等控制指标。

4 路基土在行车荷载作用下塑性累积变形的探索分析

路基土作为一种非线性弹-塑性变形体，在行车荷载作用下除产生弹性变形外，还会产生部分不可恢复的塑性变形。塑性变形会随着行车荷载作用而逐渐累积，在行车道中央轮迹带范围内的路基土所承受的荷载较大，荷载作用次数也较多，因此产生的塑性累积变形也较其它位置要大，从而导致路基的不均匀变形。

路基土塑性累积变形可采用如下的计算方法 ：①沿深度方向将路基土划分为若干个子层，运用三变量塑性应变方程分别计算各个子层的塑性应变；②根据路基土某一子层塑性应变的大小和厚度得出该层的塑性变形；③采用分层总和法将不同深度处各子层的塑性变形累加得到路基土顶面某一点处的塑性累积变形；④综合考虑水平方向不同位置荷载在同一计算点所引起的塑性变形的叠加，得出路基土顶面某一点的最终塑性累积变形。

因此，可采用如下的计算公式进行路基土的塑性累积变形的分析。

δp=∑δjp =∑∑εijphI=∑∑a(σijd/σis)m(Nl fj)bhi (i=1,2,…n； j=1,2,…p)

式中：δp――计算点处路基顶面总的塑性累积变形；

fj――第j个轴载作用位置，fj代表轴载在该位置出现的概率，共有p个作用位置；

δjp――第j个作用位置处的轴载在计算点处产生的塑性累积变形；

i――第i个计算子层，hI代表该子层的厚度，σis代表该子层土的静态抗压强度，共分n个子层；

εijp――处于j位置的轴载在第i个计算子层内产生的平均塑性应变；

σijd――处于j位置的轴载在第i个计算子层内产生的平均偏应力；

Ni――代表第l个车道累计标准轴载作用次数；

a，m，b――回归系数，称为永久变形参数。

计算深度取决于容许误差的大小，可通过控制应力比(σd/σs)的衰减程度来确定。如可采用应力比(σd/σs)的衰减至10%时的深度作为计算深度。如果取固定的计算深度和等层厚可使计算得到简化经过这样处理得出的计算结果仍能够满足要求。

5 旧路加宽试验路的观测测试

在试验路单侧加宽段的每个横断面均埋设了6对沉降板和土压力盒，双侧加宽段各埋设了5对沉降板和土压力盒。

土压力盒均埋设在沉降板的一侧，可用来了解在路堤填筑过程中及路堤填筑完成后的土压力变化状况、沉降与土压力间的相互关系等。

6 结束语

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【关键词】覆冰；输电线路；设计方案；解决措施

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引 言

由于自然环境的恶化，全球气候进入灾害事件多发期。严重覆冰会导致输电线路机械和电气性能急剧下降，从而导致覆冰事故的发生。在我国湖南、湖北、贵州、江西、四川及云南等省都曾发生过输电线路覆冰事故[1]。覆冰事故已严重威胁了我国电力系统的安全运行，并造成了巨大的经济损失[1]，另外，停电给铁路、交通运输亦造成严重影响。因此，在对覆冰进行长期观测和研究的基础上，总结覆冰监测方法和防止覆冰事故的措施，希望能对减少我国输电线路冰害事故和冰害损失有益。

1、冰雪灾害对输电线路的危害

如2008年，我国华中电网，特别是湖南、湖北地区，遭遇历史上时间跨度最长，范围最广的严重覆冰灾害。数千公里长的电网设施出现覆冰现象，一些地段覆冰厚度达到80～100mm，严重超出了10～20mm的设计标准(如图1所示)。

图1 铁塔和导线上的覆冰

1.1机械危害

线路覆冰直接的危害就是导线、金具和支架负载，随着覆冰厚度的增加输电线路的水平负荷也在增加，严重的覆冰会导致导线、地线断裂，杆塔倒塌和金具损坏；不均匀的覆冰或者不同期脱冰会引起张力差，容易造成导线舞动，会造成导线断裂、杆塔横杆扭曲变形、绝缘子损伤和破裂[2]。

1.2电气危害

绝缘子覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度下降，泄漏距离缩短，容易引起绝缘子闪络；融冰过程中冰体表面的水膜会溶解污秽物中的电解质，提高融冰水或冰面水膜的导电率，引起绝缘子串电压分布的畸变，从而降低了覆冰绝缘子串的闪络电压，形成绝缘子闪络。导线舞动时还可能造成相间短路故障。

1.3线路过荷载事故

当覆冰积累到一定体积和重量之后, 输电导线的重量倍增, 弧垂增大, 导线对地间距减小, 从而导致闪络事故的发生。同时, 在风的作用下, 两根导线或导线与地之间可能相碰,会造成短路跳闸、烧伤甚至烧断导线的事故。

有资料显示,以400 mm导线为例,当覆冰厚度由10 mm 增加至15 mm、20 mm、30mm和50 mm时,杆塔承受的垂直、水平和纵向荷载对应关系如表1 所示。

表1 覆冰厚度与杆塔载荷的关系

覆冰厚度/mm 垂直荷载/% 水平荷载/% 纵向荷载/%

10 100 100 100

15 130 120 120

20 160 480 180

30 240 620 320

50 450 900 660

2、高压输电线路对冰雪灾害的设计方案

2.1优化设计，提高规划设计水平

对线路经过区域进行气象资料、环境资料和环境特征等收集和分析，尽量避开覆冰区域；对于不能避开的覆冰区域，应合理设计抗冰厚度，确保杆塔及导线、地线强度能满足特殊地形和气象条件要求[3]。

据观测，覆冰首先在导线迎风面上成长，当迎风面达到某一覆冰厚度时，导线因重力作用而产生扭转，从而出现了新的迎风面。这样，导线通过不断扭转而使覆冰逐步增大，最终导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。除了风速的大小对覆冰有影响外，风向与导线平行时，或当与导线之间的夹角小于45°或大于150°时，覆冰较轻；风向与导线垂直或风向与导线之间的夹角大于45°或小于150°时，覆冰比较严重。

2.2提高输电线路事故预防

2.2.1持续低温天气发生后，应加强对气象预报资料的收集，提前做好预控措施，有针对性的进行特殊巡视，一旦发现线路有覆冰现象，必须立即采取有效的措施除冰，必要时应申请对线路进行停电除冰；

2.2.2加强对运行和检修人员的技能培训，及时在恶劣天气来临前对输电线路的隐患和缺陷进行全面的消缺工作，积极了解和学习科学、先进的除冰方法和工艺，购置必要的机械除冰装置或工具；

2.2.3应作好对所辖线路覆冰资料的收集，建立准确、详细的覆冰记录，确保在灾害发生时，能够准确出击、有效处置。经实践证明不能满足重冰区要求的杆塔型号、导线排列方式应有计划地逐步进行改造或更换；

2.3对重冰区段应严格按《重冰区架空输电线路设计规定》进行设计

对于档距较大的重覆冰地段，采取增加杆塔、缩小档距的措施，以增加导线的过载能力，减轻杆塔荷载，减小不均匀脱冰时导线、地线相碰撞的机遇。对重覆冰区新建线路应尽量避免大档距，使重覆冰区线路档距较为均匀。

增加输电线路的覆冰承载能力，还可以在不改变原有杆（塔）位置的情况下，将钢芯铝绞线更换为新型的钢芯铝合金导线，以LGJ-400型导线为例，可将其换为新型HL4GJQ-400，这样既保证了线路的输电能力，又满足覆冰过载时导线的安全运行。杆（塔）的承载没有增大，反而减小。HL4GJQ-400钢芯铝合金导线比LGJ-400钢芯铝绞线抗拉强度增大1.26倍、重量降低9.35%。在同等地理、气象条件下，新选择的导线、避雷线组合比原设计的导线、避雷线组合的抗覆冰性能大大改善。

当线路走向、杆（塔）位不变的条件下，导线由LGJ-400钢芯铝绞线更换成HL4GJQ-400钢芯铝合金导线后，最大使用张力由58224.5N降至57196N，每米导线覆冰时的垂直荷重由63.93N降为62.3N，避雷线规格不变，每米避雷线覆冰时垂直荷重不变，但最大使用张力由原来的47462.7N降为39275.3N，从垂直荷载和水平张力的数据显示，杆（塔）的荷载有了明显的降低，杆（塔）的安全储备得到明显提高。导线的最大使用应力相同，HL4GJQ-400的比载较LGJ-400的小，故对地距离、交叉跨越距离有所改善。导线的安全系数由2.22（按新手册实为2.109）提高到2.6655，避雷线的安全系数由2.5（按新手册实为2.225）提高到2.8倍，导线、避雷线的安全系数均提高1.26倍，覆冰的过载能力得到了较大提高，按50mm冰区校验已能满足规程要求。

3、输电线路覆冰事故防止措施

根据国内外的现状和经验，防止输电线路冰害事故可从以下几方面入手:

(1)在线路设计时，应考虑微地形、微气候的影响，考虑线路经过地段的地形、相对高差、山脉走向、覆冰程度等因素，合理选择线路走向，设计合理的抗冰厚度。对于线路沿线的薄弱环节加以重视，安装行之有效的监测装置和防冰抗冰设备，确保线路安全运行。对已经运行的线路，特别是发生过冰害事故的线路，可以对部分重冰区线路进行改道，或对薄弱环节进行全面或局部的改造，提高其抗冰能力；对于大面积覆冰地区，宜采用除冰、融冰措施来防止冰害事故。

例如：在50千伏天兰线的冰灾改造工程中，某省电力公司在采用了最新型的抗冰闪复合绝缘子材料，大大提高了绝缘子的抗冰闪能力。此外，根据电网灾后恢复重建规划方案，在冰灾电网的抢修和重建过程中，设计院按照提高抗冰能力的新标准进行技改，增强抵御严重自然灾害的能力。

(2)对输电线路覆冰的特点、机理进行深入观测和研究，绘制各地区输电线路覆冰雪分布图，研制有效的覆冰监测装置、防冰除冰措施和防覆冰舞动措施，制定积极有效的防止和处理冰害事故的应急对策，以尽量防止和减少冰害事故带来的灾害。

（3）加强线路日常维护管理。对于易产生导线舞动区段，采取在导线上加装防舞动相间间隔棒或带可旋转线夹的导线间隔棒的措施[4]，对于重污覆冰区采取加装防冰闪型绝缘子。

线路工区在输电线路认真细致地搞好日常维护工作。线路巡线员在巡视高压输电线路时仔细观察电力线路可能存在的问题。如拉线位置，钢线卡螺栓的松紧，拉线的检查，导线绝缘子的完好，线路通道内树木的生长高度等，这样也可以及时地发现问题，对所发现的问题进行及时的处理，避免倒塔、倒杆及断线事故的发生。

结束语

综上所述，为防止高压输电线路覆冰，导致杆塔倾覆问题的发生，应从设计上就着重考虑，加强杆塔的设计强度，注意线路路径的选取，适当减小档距，减小耐张段的长度，这样就从根本上加强了线路的结构强度，就像给人打了疫苗，增加了对疾病的抵抗力一样；另一方面，加强对输电线路的巡视，对可能出现问题的地段，及时发现，以便在发生倒塔事故以前，采取措施，保证电力线路的安全运行，促进国民经济的健康发展。

【参考文献：】

[1]蒋兴良,易辉.输电线路覆冰及防护[M].北京:中国电力出版社,2002.

[2]蒋兴良,易辉.输电线路覆冰与防护[M].北京：中国电力出版社,2002.

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1.1严格按照程序进行方案建设

方案的建设必须按照规定的程序执行，方案建设所需要的合同、招标文件、标书以及联合设计必须按照相关文件进行报批和评审。

1.2应该认真贯彻国家的相关法律、法规

1.2.1对合同管理制度进行严格执行在方案建设管理过程中，必须严格遵循相关法律和法规，应该按照中标单位签订的合同书、评标报告以及招标文件要求来执行。在工程方案建设过程中，一定要做到按照合同规定办事。1.2.2对项目监理制度进行严格执行应该严格遵守项目监理制度，通过透明度高的招标方式，从中选择符合招标条件、监理制度完善以及能够独立完成好方案设计的单位。2.2.3对招投标制度进行严格执行按照国家相关规定，机电工程方案的确定应该采取公开、公平以及竞争的方式进行承包商的确定。机电工程方案的建立也应遵守交通部门的相关规定，通过正规渠道进行选择。

1.3高速公路机电工程的通讯系统

应该在管理监测中心用电缆连接高速公路上的各个通信点，并且应分别设立远程控制电话中心和数据中心。

1.4高速公路机电工程的监控系统

监控系统主要由两部分组成，包括闭路电视和计算机系统，同时设有二级管理机构。监控中心的计算机系统一般分为三等级：第一级是中心级计算机，第二级是中心计算机，第三级是外场设备，它以微处理器作为核心。监控中心的面积必够大，以便布置、安装需要的设备和设施。还应在桥梁、隧道、收费站、车道、场、特殊路段等安装监控设施，在监控交通情况的同时，也可以对车辆是否作做出判断。

1.5重视机电工程方案建设所需软件和设备选择

1.设备的选择和安装需要根据国内标准进行。2.采用先进技术，合理配置设。3.软件应用要充分体现管理理念，要为管理数据服务。4.遵循对内防止作弊，外防止逃费的要求。

1.6高速公路机电工程方案设计思路

以联合开发和设计作为基本思路，这种思路具有设计理念独特新颖、运用灵活、功能强大、能充分体现开发者要求和思想的特点。高速公路机电工程方案建设时，其系统的维修和维护较为灵活，又因为软件具有针对性特征，所以设施选型和配备比较方便。

2对高速公路机电工程方案进行优化

高速公路机电工程建设所需要的设备，除了少部分设立在高速公路管理中心外，很大部分设立在高速公路沿途收费站或者两侧外场。使机电工程顺利实施并且保证其质量的前提就是选适合的设备并且优化设计方案。机电工程方案建设的原则就是成本能够控制、质量得到保证、功能能够满足、立意先进等。机电工程方案建设的原则就是在保证其质量、满足其基本功能的前提之下，最大程度地节约费用。选择机电工程设备的原则就是对故障率高低、性价比是否合适、性能是否稳定等进行综合考虑，并且确定其功能是否符合使用要求。路段管理中心与高速公路收费站设备、外场设备、其他路段管理中心、联网结算中心之间每分每秒都在进行数据传输。因此在高速公路设备中，通讯设备最为重要。相比于高速公路外场或者收费站，停车区、服务区的数据传输非常少，所以采用光端机来进行传输。光端机不仅满足了数据传输等基本功能，也使成本大大降低。

现阶段，服务器的性能和质量都在不断进步，相信不久之后，服务器的可靠性和稳定性将会有一个质的飞跃。之前几年，立柱式和门架式可变情报板的应用得到了广泛的推广，它们可以实时路况信息，控制和引导路上行驶的车辆，使交通便利程度大幅提高。在一些广场设置LED显示屏，一些交通情况或政策信息，虽然这是收费的，但是应用却比较普遍。在实际的高速公路运营管理过程中，对一些有可能去高速路行驶的车辆宣传限载、限速信息、实时交通情况也十分重要。在对监控系统进行设计时，应该按照规定对悬臂式监控系统的相关技术、规格是否适合、情报板数量等进行重点设计。安装监控系统，不只为了监控一些违规行为，而且体现了高速公路管理者对司乘人员的关心。

3结论

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一、人才培养方案设计思路

人才培养方案的设计和制订是整个人才培养过程的基础和保障，只有建立了科学合理的人才培养方案才能确保各种培养措施的正确实施，培养目标的真正实现。人才培养方案就要确定“培养什么样的人”和“如何培养”两个问题，主要包括培养目标、培养规格、课程体系和课程配置等要素。根据高职教育的目标和特点，我们按照以下思路进行人才培养方案的设计：

1.围绕企业需求和职业面向确定培养目标。高职院校服务地方经济建设和社会发展，应通过广泛、深入的市场调查和企业调研，了解用人单位的需求，根据专业的职业面向和就业岗位群确定专业培养目标，使高职人才培养具有明显的职业方向性和岗位针对性。同时在确定专业培养目标时还要考虑岗位适应性，既要确定直接就业目标还要确定岗位发展目标，体现高职教育的基本岗位操作能力与可持续发展能力的统一。

2.围绕职业能力要求确定能力体系。在明确了就业岗位和专业培养目标后，要进行职业岗位分析，通过对各岗位的具体工作范围、工作任务和工作过程的分析，总结典型工作任务，明确职业岗位群的职业能力和素质要求，形成定位准确、内容具体、具有可操作性的职业能力体系。

3.围绕知识、能力、素质目标设计课程体系，进行课程配置。在能力体系的基础上，进行能力分解，明确完成工作任务所需的知识点、能力点和职业素质，以培养技术应用能力和基本素质为主线，以实现知识、能力、素质目标为出发点，建立相应的课程体系，并进行课程配置。

二、应用电子技术专业人才培养方案设计

1.职业岗位与职业能力分析，确定培养目标。我们通过实地考察、问卷调查、电话访谈、网上调研等多种方式，针对专业的就业需求、职业面向、就业岗位任职条件等问题进行调研，明确专业所面向的职业岗位群及职业技术能力与素质要求，确定专业培养目标和能力体系。

根据以上的分析，最终确定本专业的培养目标定位。应用电子技术专业毕业生可在装备制造业、电子装备制造业配套的电子企业及电子产品制造类企业中的电子产品生产、检修和研发领域，从事电子产品装配、检测、调试、工艺管理、产品维修、产品辅助设计等工作，可从事的工作岗位有生产线装配工、产品在线质检员、生产线工艺员、电子产品维修员、PCB板设计助理工程师、电路设计助理工程师等。简而言之，即培养具有良好的职业道德意识、精湛的专业技能和可持续发展的学习与适应能力的德、智、体、美等方面全面发展的高素质技能型专门人才。

2.能力分解，设计课程体系。实际工作中应用电子技术专业所面向的职业岗位对本专业的高职学生有一定的层次要求。一般高职学生在企业的首岗主要是生产线操作工，经过1〜3年后约50%的人员会转岗到管理岗位，如设备维护、售后服务、运行管理、质量检测与监督、工艺管理、线段负责人等，在小型电子企业还有10%左右的人员会转岗从事电子产品开发与设计工作。

因此，我们确定本专业的首岗为生产一线装配工。目标岗位—是生产线工艺员、质检员、现场管理者、产品售后服务人员，能从事相应技术应用与服务工作；二是中小型电子企业的产品设计、开发人员，能自主完成一般小型电子产品、协助完成中型电子产品设计、开发和技术推广，经过3〜5年的工作实践后，可以成为企业的核心技术人员。我们对能力体系进行了层次上和内容上的分解，确定了知识、能力和素质目标。

在此基础上，我们以能力培养为主线，构建以职业素质课程和专业基础能力课程为基础，专业核心能力课程为重点，提高专业拓展能力的理论学习与实践训练相结合的课程体系。实行三阶段能力递进式人才培养模式，在课程设置上注重理论与实践课程的融合，在人才培养的初期、中期和后期设置了电工技能实训、电子产品制作实训、电子电路设计实训、电子产品维修实训课程，分别侧重培养学生的电子产品装配、设计和维修等专业核心能力。在实践课程中采用任务驱动教学法，以真实电子产品为载体，让学生在学习过程中完成电子产品的设计、装配、调试维修全过程，使教学过程与学生的工作过程相结合，通过选取的产品载体逐级增加难度和复杂程度，实现学生能力的递进培养。

三、关于人才培养方案设计的思考

1.注重课程的优化和整合。高职教育的职业性、针对性和实用性要求课程设置瞄准职业岗位群的实际需要，当职业岗位群的职业技能要求由于经济和科技发展变化而发生变化时，专业课程和教学内容也要随之调整，这就要求我们要以职业岗位要求的素质、知识、能力为构架，对原学科体系课程进行改造、整合和优化，不断调整、充实新的教学内容。

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【关键词】燃气锅炉；防爆设计；电气设计

0.引言

随着人们对改善生活环境、提高大气质量的认识越来越深刻，对天然气这种清洁能源的了解越来越清晰，目前许多城市使用的锅炉大部分都由原来的燃煤锅炉转变为燃气锅炉，燃气锅炉对于人民的生活具有重要的意义。然而，由于燃气锅炉具有一定的危险性，特别是锅炉爆炸，对于人民的人身安全和财产造成隐患，因此，燃气锅炉的防爆设计具有非常重要的意义。燃气锅炉房的电气设计必须把防爆安全作为设计方案的首要因素来慎重考虑。因此，有必要考虑和研究各种影响安全的因素，充分考虑建设、生产和维修过程中可能出现的各种危险，降低由于电气原因发生爆炸危险的概率。

1.造成爆炸的三个基本因素

1.1 释放源

可释放出能形成爆炸性物质所在的位置或地点称之为释放源。密闭容器和通道本身不视为释放源，当事故情况或在正常操作过程中产生易爆可燃物质外泄时，则被看作释放源。释放源应按照易燃物的释放频率和持续时间的长短分为连续级、第一级、第二级。对于有爆炸危险的物质，最重要的是努力保证不发生外泄。然而，在实际运行中，这种外泄由于各种原因，不可避免的存在，如自动仪表和阀门等等可能由于使用时间的延长而产生泄露。因此，在设计中，必须考虑电气设备在这种环境中长期正常工作的设备防爆问题。

1.2 点燃源

明火、火花、化学反应热和热物体表面等都可以起到点燃作用，成为点燃源。而电气设备，如开关、刀闸、磁力启动器等分合过程中产生的电弧以及电气设备表面的热积累都有可能成为点燃源。在电气设计中最主要的就是要防止因电气设备导致点燃的问题。

1.3 爆炸极限

可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）与空气（或氧气）必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，当混合物浓度超过爆炸极限的上限或低于爆炸极限的下限时，都不会发生爆炸。在上限与下限的危险区域之间，特别是下限，由于低于下限的混合物经过积累，随时都有可能达到爆炸极限下限而被点燃。燃气锅炉使用的主要气体燃料为天然气，天然气的主要成分是甲烷（CH4），爆炸极限为3%～15%。因此，在燃气锅炉房的设计中注意对爆炸混合物浓度检测，并加强室内通风。

释放源、点燃源和爆炸极限是产生爆炸的三个基本条件，缺一不可。因此，在燃气锅炉房内，电气设计的防爆措施应从这三个方面来考虑。

2.电气设计中提高防爆安全的措施

2.1防爆电器选型

规划设备选型，避免成为点燃源；防止电弧及电火花的外泄，降低电气设备的表面温度。在爆炸性气体环境中，按照有关规范、标准和规定，正确选用合适的防爆电器，是保证安全生产、防止爆炸和火灾发生的重要措施。防爆电器的基本保护措施就是符合国家防爆电气标准要求，从设备的设计和制造水平上提高本身的安全性。

选择防爆电器，必须对设备所在场所进行分区。根据国标GB 50041-1992《锅炉房设计规范》电气部分第13.2.2 条中：燃油调压间、燃油泵房、煤粉制备间、碎煤机间和运煤走廊等有爆炸和火灾危险场所的等级划分，必须符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定。例如：四川某焦化厂尾气的相对密度为1.1，应参照GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》第2.3.1条注2：相对密度大于0.75的可燃性气体规定为重于空气的气体；参照第2.3.3条爆炸危险区域划分：在封闭建筑物内，对于可燃气体重于空气、通风良好且为第二级释放源的生产装置区， 即锅炉房及有天然气管线进出的房间内为2区（指在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境）。

从上述规范可以看出， 利用焦化厂尾气生产的燃气锅炉房，由于焦化厂尾气的爆炸下限为11.7%，大于10%，因此在实际运行中，应该划分为爆炸2区。防止爆炸性气体混合物形成，或降低爆炸性气体混合物的浓度，宜采取以下措施：A、工艺装置采用露天或敞开式布置；B、设置机械通风装置；C、在爆炸危险环境内设置正压室；同时对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体浓度接近爆炸下限值的50%时，应能可靠的发出信号或切断电源。防爆场所的通风一般有两种方式：自然通风、机械通风。自然通风由建筑专业设计考虑，机械通风由暖通专业设计考虑， 机械通风属事故风机，电气设计应在锅炉房室内外均设置控制开关。

2.2可燃气体检测报警设计

在燃气锅炉房内设置可燃气体浓度报警装置和火灾报警装置。可燃气体浓度报警装置按照可燃气体爆炸下限20%设置报警点，爆炸性气体环境电气线路设计和沟道封堵防爆区域内电缆及其导线的设计是十分重要的一个环节。除了从电缆型号上选用阻燃外，电缆断开点及其绝缘老化问题，电缆通道和电缆穿管的密封不好，使电缆成为防爆设计各环节中最薄弱的环节。

2.3线路敷设

在防爆区域电气设计中最常见的缺陷就是电缆通道的密封问题。根据GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定， 当可燃气体比空气重时，电缆线路应在较高处敷设或直接埋地，架空敷设时宜采用电缆桥架。电缆沟敷设时应充砂，并宜设置排水设施。敷设电气线路的沟道、电缆桥架火舌钢管，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞，应采用防火材料严密封堵。其目的有两个：防止电缆本身绝缘老化或者破坏与可燃气体直接接触引起爆炸；防止可燃气体通过管道、沟道和孔洞从危险区扩散到非危险区。

2.4管道工艺设计

在燃气锅炉房爆炸区内，电气的电缆穿管一般采用低压流体输送用的镀锌焊接钢管。对于Dg25mm以下的钢管，在连接时钢管螺纹旋合不应少于5扣；对于Dg32mm以下的钢管、在连接时钢管螺纹旋合不应少于6扣；在1区内还要有锁紧螺母。为了防腐蚀，钢管连接的螺纹部分应涂以铅油或磷化膏。在可能凝结冷凝水的地方，管线上应装设排除冷凝水的密封接头。与电气设备连接处宜采用挠性连接管。

2.5接地设计

在燃气锅炉房爆炸区内，电气设备的金属外壳都必须可靠接地。爆炸性气体环境中的所有电气设备（包括照明灯具），应采用专门的接地线，静电接地对于防爆具有重要作用。在锅炉房内，金属容器、管道、构架及操作平台等很多。鉴于防爆的要求，电气的电缆通道大多为桥架和电缆保护管，以上管线、桥架及金属件很容易形成不同的感应电位和静电电位，为了预防不同电位金属件之间的电荷释放产生的电火花，在要求防爆的区域内一定要采用等电位连接接地措施。

3.结束语

燃气锅炉房的电气设计，要针对构成爆炸的三个基本因素采用完整的防范措施，做到既经济又有效防止爆炸发生。在燃气锅炉房的电气施工中，必须按照规范严格认真的进行施工，从根本上达到工程设计的防爆要求，为设备安全运行打好坚实的基础。

参考文献：

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关键词：输电线路；系统管理；功能模块

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.140

0 引言

随着我国经济的发展和电力普及进程的加快，社会的发展越来越依赖电力设备的供应，需要供电企业不断提供高品质电源，以实现社会现代化目标。完善的输电线路管理系统不仅需要保证基础运行速度，还要开发更高品质的电力科学技术和高效的信息管理系统，才能实现电力企业与社会经济发展协调运作，同时，创建专业化的输电线路管理系统是输电管理部门的迫切需要。

1 我国电力管理系统调度概念

我国地区电网调度以10V为界限分为配电控制管理和地区调度两部分，配电制度管理主要运用配电管理系统功能（DMS），地区调度采用部分能量管理系统功能（EMS），DMS与EMS二者最明显的区别在于前者负责配电和负荷，后者在于发送电力与输送电力，在输电线路管理系统中，EMS主要功能即网络安全分析、数据的整理与监控（SCADA）、能量掌控（发电调控和发电计划），而负责配电系统和配电调度中心的配电管理系统（DMS）主要功能是负荷管理、网络分析、负荷控制以及SCADA。我国电力管理系统实行两级调度制度，即地调管理输电线、输电变压站与配调（500KV--35KV），管辖的地区电网属于次输电系统，配电控制中心简称配调，负责配电线、配电变压站、以及馈线和负荷（10KV--220KV）。在PMS中，输变配设备的管理均存在逻辑和物理两个概念，在不同的应用情况下使用不同，PMS与OMS、ERP、可靠性周边系统进行横向集成。

2 输电线路安全管理系统

（1）运用MIS系统促进输电线路发展途径。MIS系统作为输电线路日常安全管理的输电系统，目前运行客机/（C/S）结构体系与三层机构体系两种系统，使系统可维护性和可拓展性增强，安全性能得以改善，电力公司可以提供敏感商业机密服务业务继而放入专业的服务器上进行检索，安全实现“零客户”管理，即不需要安装客户端软件，客户直接在Internet用户端应用运行即可，由于其本身具有数据规范与模糊查询等功能，为运行维护、设备修理、智能服务提供有效支持，从根本上维护供电公司输电线路上安全生产管理实施。（2）加强雷达定位对输电线路的有效监管。雷达定位系统对输电线路安全开展具有积极意义，在电路输送过程中有效利用雷达定位功能，从根本上解决工作人员操作问题，减少企业财政方面的支出。在雷暴天气情况下，应用型雷电定位系统开启能够实时监测偏远地带供电情况，高效预测某一时间段、某一地域的雷电活跃情况，消除基层工作人员雷雨天气高空作业触电的隐患，保障了带电工作人员与检修人员的生命财产安全。（3）利用GIS系统提升输电线路安全层次。输电线路周围环境整洁程度决定了杆塔外壁是否处于绝缘状态，GIS输电系统通过将路面清洁水平与绝缘情况结合分析，使工作人员能够在电脑地图上直观、清晰掌握线路周围的污染源，GIS系统为清除线路污点和路面积污提供了前所未有的便利，确保设备安全高效的运行。GIS系统不但可以检查出全区线路的污秽情况，而且可以将输电塔实际基本信息、坐标定位以及相关发电材料以特殊的电脑数据程序存储在硬盘中，这样管理者可直接运用数据分析、检修、查询输电线路等方面的信息，为输电线路提供了一个安全智能的综合信息平台。

3 输电线路信息管理系统

适当增加信息数据库的建造，数据库建设是实现信息管理系统的核心基础，数据库的选择要从功能、性能、稳定性、兼容性等方面因素综合考虑。目前我国广泛应用的数据库系统有微软SQL Server数据库、Sybase关系数据库、Oracle关系数据库三种数据库运营平台，对数据库的选用，一方面要靠结合本地区管理信息系统的实际情况，适当考虑扩充运营模式方式，消耗费用和操作流程都是重点考察对象。因此，我国输电信息系统经过反复实践与研讨，最终选用Microsoft SQL Server 2000数据库。数据库管理系统是输电线路管理设计的重点，它由主干模块与子模块功能相互作用影响，进而形成当今完善稳定的输电线路信息管理系统。

4 整体系统管理与功能模块分析

（1）系统整体管理分析。电力输送线路是一个复杂而庞大的体系，输电线路整体结构设计采用工程原型法，供电公司电力输送系统主要包括任务管理、系y管理、运行管理、监控管理、缺陷管理、维修管理、状态管理、存储管理、工程项目管理和综合管理等模块，进而根据有关线路和数据的整合、归类、整理形成各个主干业务的子系统业务，即运行管理、试验管理、安检管理、档案管理，除了档案管理其余三种管理类型都要送至专业部门进行查询检查。对每个主任务肢解划分透彻贯彻实行，进行大数据分析对比，最终实现数据类型完整一致的规范检测，与前后分析结合对比检查，确认无误后方可进行综合归纳，从而达到全面化、严格化、科学化的输电线路管理系统。

（2）系统管理功能模块分析。各种主干业务进一步划分为小型业务即子模块，系统管理包括用户管理、打印、打印预览、打印设置等子模块；任务管理包括任务查询、统计员工、组织员工等子模块；线路安全管理有季度审查、检修任务票、修调计划、大修记录等模块；运行管理包括线路巡视、线路故障、特定地区等模块；线路台账管理包括架空线路台账、杆塔数据统计、台账查询统计、查看地形等子模块。每一个系统输电设备下都有与之对应的模块体系，它存在于基本的线路信息上，作为整个功能系统稳定有序运行的必经途径。

综上所述，作为电网的重要环节，运用MIS、GIS等系统实现输电流程上的准确掌控，应用到实际的开发生产中，使输电线路系统逐步走向标准化的轨道，为输电线路管理工作逐步信息化、科学化提供了发展动力。

参考文献：

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Abstract： This paper introduces the current situation of special line and the annual freight volume， analyzes the selection of the main technical standards from the railroad grade， number of main lines， limiting gradient， minimum radius of curve， traction type and so on. It discusses the comparison and selection process of the railway special line connection scheme and the recommendation opinions and presents a design scheme and power supply traction scheme of Beijing Jingneng Power Plant.

关键词：京能；涿州；铁路专用线；设计方案

Key words： Jingneng；Zhuozhou；special rail；design plan

中图分类号：U212.32 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0238-04

0 引言

涿州热电项目为京津冀协同发展战略中能源合作的重点项目，建成后替代现有燃煤散烧供热锅炉，给河北涿州和北京房山区两地供热，是区域解决雾霾的重要抓手。文章主要研究了热电项目配套的燃煤铁路运输专用线设计，以地质、交通和经济性等为约束边界条件，研究铁路专用线与国铁繁忙干线-京广线接轨方案。

1 专用线概况

京能涿州热电联产项目铁路专用线项目位于河北省涿州市北部东仙坡镇境内，地处华北平原北部，属永定河洪积、冲积平原，地形平坦开阔，地势自西北向东南倾斜，海拔高度在25-35m之间。

铁路专用线自京广铁路琉璃河南站广州端咽喉西侧引出，沿京广线西侧向南行进，到达旅游大道前折向西进入京能涿州热电厂，在旅游大道北侧新设京能电厂站，专用线建筑长度1.7km，全线铺轨9.77km。

2 研究年度货运量

本项目是京能涿州热电厂的配套工程，专用线建设应与电厂发展规划建设相匹配，专用线运量以满足电厂燃煤运输为原则。京能涿州热电厂近期新建2×350MW超临界国产空冷燃煤供热机组，规划容量4×350MW级机组。配2台1200t/h超临界直流燃煤锅炉，锅炉燃煤量见表1。

根据该电厂锅炉燃煤需求量，预测近、远期电厂年需燃煤量分别为230万吨和460万吨（货流波动系数采用1.1），均由铁路运输承担。采用内蒙古伊泰集团有限公司酸刺沟煤矿区生产的烟煤作为燃煤，通过铁路运输至电厂。

3 主要技术标准的选择

3.1 铁路等级

本专用线为京能涿州热电厂燃煤运输服务，近期预测运量为2Mt，远期预测运量为4.6Mt，根据《Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范》GB50012-2012G的要求以及本专用线的作用，铁路等级采用Ⅳ级。

3.2 正线数目

研究年度本专用线预测的年货运量为：近期2.3Mt、远期4.6Mt。从运量水平分析，本专用线应为单线。因此，正线数目推荐为单线。

3.3 限制坡度

与本专用线相邻的京广线限制坡度为4‰，在工程差别不大的情况下，坡度宜与京广线相一致，故推荐采用4‰。

3.4 最小曲线半径

本线位于涿州市范围内，经过地区为华北平原，地形平坦，结合本专用线的性质及车流特点，最小曲线半径采用400m。

3.5 牵引种类

本专用线为电厂专用铁路，按照国家能源政策和铁路技术政策，牵引种类应首选电力。从本专用线的煤炭运输径路分析，本专用线煤炭重车由酸刺沟煤矿呼准线京包线（呼和浩特～集宁）集张线（集宁～张家口）京包线（张家口～沙城）丰沙线丰台西站京广线琉璃河南站京能涿州热电联产项目铁路专用线直达电厂站，运输通道均为电气化铁路，为便于运输组织，实现直通运输和机车长交路，提高运输效率，便于机车的运用，本线牵引种类应采用电力牵引。因此，本次设计推荐采用电力牵引。

3.6 牵引质量及机车类型

3.6.1 货物列车牵引质量

考虑本专用线车流特点及限制坡度，并结合本项目后方通路各线牵引质量（呼准线为5000t，丰沙大4000t、5000t，京广线为5000t）。为避免列车增减轴作业，有利于运输组织和提高运输效益，本专用线的牵引质量宜与后方通路协调统一，牵引质量推荐采用5000t。

3.6.2 机车类型

本专用线企业不自备调机，调机类型选择与相邻线一致，所以机车类型采用HXD。

3.7 到发线有效长度

本线牵引质量为5000t，到发线有效长度需采用1050m，可与相邻线协调统一，便于组织本项目重载循环煤炭列车，故本次设计推荐到发线有效长采用1050m。

3.8 行车方式

琉璃河南站至京能电厂站间按调车办理。

4 接轨方案比选

京能涿州热电厂厂址经建设单位会同地方政府多次协商，并通过包括河北省军区、河北省国土资源厅、保定市规划局等各方进行的选址论证，确定厂址位于涿州市东仙坡镇境内（京广铁路与旅游大道交叉处西北侧）。

该电厂附近既有铁路有京广线和琉周支线，既有车站有京广线琉璃河站、琉璃河南站、涿州站，以及琉周支线石楼站等4个，各站距离京能涿州热电厂分别为5.1km、2.2km、9.4km以及9.2km。

其中琉周支线位于北京市房山区境内，为单线内燃、半自动闭塞铁路，牵引定数为2800t。若采用石楼站接轨方案，则需要对琉周支线进行电气化扩能改造，同时专用线所经北京市境内征地拆迁工程巨大，经研究后舍弃；涿州站位于涿州市区中心，铁路专用线需从涿州站南端咽喉疏解引入，再折向北进入热电厂，该方案在涿州城区征地拆迁工程巨大，严重影响涿州市整体布局及规划发展，经研究后舍弃。

因此，本次方案研究根据拟定的京能涿州热电厂厂址、既有京广线走向、涿州市总体规划、公路交通条件以及沿线地形地貌等特点，重点研究了琉璃河站接轨方案和琉璃河南站接轨方案。

4.1 方案说明

4.1.1 方案一：单线引入琉璃河南站

专用线自琉璃河南站广州端咽喉区西侧引出，沿京广线西侧向南行进，到达旅游大道前折向西进入京能涿州热电厂，在旅游大道北侧新设京能电厂站，正线长度1.7km。

详见单线引入琉璃河南站方案示意图（图1）。

4.1.2 方案二：疏解引入琉璃河南站

该方案分空、重车线立交疏解引入琉璃河南站，其中重车线自琉璃河南站广州端咽喉东侧引出，与京广铁路并行向南，至旅游大道前展线折向西，以1-13m顶进框架形式下穿京广铁路，并行旅游大道北侧新设京能电厂站（站内平均下挖10m），重车线长为4.0km。空车线自琉璃河南站广州端咽喉西侧机待线末端引出，向南与重车线连接，空车线长为1.176km。

在琉璃河南站站房同侧（下行Ⅰ道侧）新增到发线1条，有效长1050m，并设安全线1条，其它相关设施予以改造还建。该方案主要工程均在河北省涿州市境内。详见疏解引入琉璃河南站方案示意图（图2）。

对于疏解引入琉璃河南站方案曾经研究过重车线上跨京广铁路方案，由于京能电厂距离琉璃河南站太近，重车线受限制坡度（4‰）影响，即使展线也无法跨越既有京广线，经研究后舍弃。

4.1.3 方案三：空、重车线分别引入琉璃河南站和琉璃河站

该方案重车线自琉璃河站广州端咽喉区3道引出，沿京广线东侧并行向南，经周庄村西侧后折向西以1-13m顶进框架形式下穿京广铁路，并沿京广线琉璃河南站西侧，行进至旅游大道前折向西，于旅游大道北侧新设京能电厂站，重车线长为6.3km。

空车线在琉璃河站接轨方案经研究后舍弃，主要是由于琉周支线呈“人”字形的两条联络线分别接轨于京广铁路琉璃河站广州端、琉璃河南站北京端西侧，出站后折向西至石楼。空车线若接轨于琉璃河站，由于距离太近，无法以立交方式跨越琉周支线。因此，根据重车线走向，以及电厂站与琉璃河南的相对位置，另外研究了空车线接轨于琉璃河南站的设计方案。空车线自琉璃河南站广州端咽喉区既有4道引出，并行于京广铁路右侧，向南与重车线连接，直接进入电厂站，空车线长度仅为0.7km。

琉璃河南站新设安全线1条，相关站场设施予以改造、还建。琉璃河站既有6、8、10道有效长延长为1050m，货物线14道有效长延长为850m，相关站场设施予以改造、还建。

该方案新建重车线有2.4km位于北京市房山区琉璃河镇境内（其中周庄村拆迁工程较大），其余工程位于河北省涿州市境内。详见空、重车线分别引入琉璃河南站和琉璃河站方案示意图（图3）。

4.2 接轨方案经济技术比较表

4.3 推荐意见

方案二和方案三均采用立交疏解方案、运输效率高。由于京能电厂选址紧靠京广铁路琉璃河南站，方案二重车线展线下穿京广铁路后即进入京能电厂站，但电厂站内挖方工程巨大（平均下挖深度达10m），项目所在地地势平坦，排水、防洪工程复杂。曾以该方案为推荐方案进行电厂项目防洪评价预审，无法通过，因此方案经研究后舍弃。

方案三虽然电厂站内挖方工程量较小（平均下挖深度为2m），但是电厂站同时要与国铁两个车站办理接发车作业，运营管理复杂，而且铺轨线路长度较长，占地较多，涉及北京市和河北省涿州市两个地区，项目审批及征地拆迁工作难以协调，工程投资太大，因此经研究后舍弃。

方案一重车线对京广线有一定干扰，但该方案线路长度最短，并且铁路主要工程只涉及涿州市一个地区，占地及工程投资较小，征地拆迁工作较为集中简便。因此本次研究推荐采用方案一，即单线引入琉璃河南站方案。

5 京能电厂站方案研究

京能电厂站是为了满足京能涿州热电厂的煤炭卸车需要而设置，该卸车站为曲线车站，曲线半径为R=600（站内曲线长569m），站坪坡度为平坡。根据煤炭的到达量，该站采用翻车机卸车，站内配属重车线2条，有效长满足1050m；空车线2条，有效长满足1050m；机走线1条；临修线1条，有效长150m。临修线与站房间新设3.5m宽混凝土路1条，在车站尾部空车线外侧新建70m×7m人工卸煤平台2处。

6 牵引供电方案研究

本次方案研究结合线路长度、车站位置、坡度情况、接轨站的既有供电设施情况以及外部电源情况，考虑两种可行的供电方案：

6.1 方案说明

6.1.1 方案一

从利用既有琉璃河南牵引变电所预留间隔馈出一路馈线为本专用线供电。

6.1.2 方案二

本专用线电源接触网直接引自琉璃河站站线接触网，连接处设置带隔离开关的接触网分段，正常运行时电源来自琉璃河站站线接触网，专用线故障时人工打开分段处隔离开关恢复正线供电。

6.2 方案比较及推荐意见

方案一采用单独馈线为专用线供电，在专用线故障时不会导致正线馈线跳闸影响正线营运，并且故障点查找方便，因此本次设计推荐采用方案一，即从利用既有琉璃河南牵引变电所预留间隔馈出一路馈线为本专用线供电。

7 结束语

京能涿州热电联产项目铁路专用线是为京能涿州电厂运输燃煤服务、是电厂的配套工程，承担了电厂运营期间燃煤运输任务。该专用线建成后可以满足该热电厂燃煤运输需要。它的建设对保证电厂建设和电厂电煤有效供应提供运力支持，对保证热电厂正常、安全、经济和持续运行，以及降低热电厂电煤运输成本等均具有十分重要的意义和作用。热电厂建成后将更好的满足涿州市、北京周边地区工业和人民对供热的需求，改善涿州市及北京部分区域及周边环境，完善城市功能。

参考文献：

[1]铁路线路设计规范[S].北京.中国计划出版社，2006.

篇9

    针对目前课堂教学的现状,提出自主式课题教学法。其基本理念就是改革课堂教学,即在课堂上系统地讲授电路设计方法,而不是仅仅教会学生解题。此外,将学生分成若干个学习小组,给每个小组布置不同的电路模块设计课题,通过完成自己的课题达到初步实践电路设计方法的目的。同时,由于学生都是带着设计课题听课的,这样也会提高学生自主学习理论知识的积极性。具体实施步骤如下:

    在课程教学初期,指导学生自由组成学习小组,提供若干模块设计课题供各小组挑选。选定的模块设计任务伴随该小组整个课程学习过程。这个阶段的教学要点如下:①尽量保证学生按照自己的意愿组合形成学习小组,这样小组成员在课题设计过程中才能有较好的默契,相互配合,依靠团队的力量完成设计任务。②该阶段是课程教学初期,学生对各个模块设计课题还不了解,教师应占用一定的课堂时间对课题进行解释和指点,充分激发学生自主学习的积极性,使学生自发地利用课余时间收集资料,选定设计方案。③当学习小组初步完成课题资料的收集和整理后,则安排一次课堂报告,由各个小组制作幻灯片向全班同学汇报其对课题的理解以及初步选定的设计方案,并由任课教师进行点评,指出其下一步工作重点。④模块设计课题应涵盖所讲授课程的各个章节,这样利于在讲课过程中通过讲解各个模块设计方法串联课程各章节的知识点。同时,讲课内容与学生正在进行的设计任务相关联,容易调动学生自主学习的积极性。

    在课程教学中期,将模块设计课题融入到各个章节的课堂教学中,教会学生具体的电路设计方法,同时在实验课上指导学生进行电路调试以及指标测试。这个阶段的教学要点如下:①要求各小组通过课堂学习不断改进自己初期拟定的电路设计方案以及元器件参数计算方法。充分体现了自主式课堂教学法的教学理念,即激发学生的学习主动性,从而自主采用课堂讲授方法改进自己的电路设计,使其感受到如何将课堂所学理论知识运用到实际的电路设计中。②向学生灌输团队设计的理念,针对电路设计和调试过程中团队成员间的沟通和讨论,使学生认识到如何进行团队协作,同时在教师和团队间建立畅通的交流渠道,使学生的问题能得到解答,从而有信心完成课题设计任务。③安排课堂报告,各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题设计进展,由任课教师对学生的设计进行中期考核并指出下一步工作重点。

    在课堂教学后期,对各学习小组制作的模块电路进行验收和总结。这个阶段的教学要点如下:①督促各学习小组做好指标测试工作,验证自己设计的电路是否达到设计要求,同时总结整个设计过程的经验教训。②安排课堂报告,各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题制作成果,由任课教师对设计成果进行总结。③各小组提交课题设计报告,详细介绍整个电路设计原理、参数计算过程,并记录系统的性能指标,总结电路调试过程中发现问题、解决问题的经验教训。

    自主式课题教学法的应用实例

    我们在通信电子线路课上使用了这种教学法。首先,根据整个课程内容设计8个模块的设计课题,将该课程的主要知识点都融合在这几个课题中,课题名称。

    第一阶段:由学生自由组合形成学习小组并从这8个课题中选择一个,作为该小组在课程学习期间的设计任务。由小组成员相互配合进行资料收集以及设计方案的论证。在课程开始后的第二个教学周,组织各小组制作幻灯片报告该小组拟定的设计方案以及设计时间安排。需要说明的是,各小组进行方案设计的时候,相应的知识点还没有在课堂上进行系统地讲授,完全由学生先自学各自课题相关基础知识,然后进行资料收集整理,通过内部讨论,最终确定课题的初步设计方案。这个阶段需要学生充分发挥自己的主观能动性去熟悉课题、讨论方案以及确定初步方案。从实际情况来看,学生在这个阶段常常表现出很大的学习积极性,进行方案汇报时的现场气氛也很热烈。此外,由于设计课题涵盖了这门课程的主要知识点,相应课题方案的初步确定过程也是学生对课程知识的预习阶段。这样可以充分激发他们的求知欲,当教师在课堂上讲到相应的知识点时,能抓住学生的注意力,获得较好的教学效果。

    第二阶段:主要完成各个章节知识点的讲授,这一阶段应该注意在课上重点讲解如何充分运用教材中的知识完成模块设计课题,让学生意识到,这些书本知识并不是抽象的理论知识,只要稍加变通就可以有效地指导生产实际。例如在讲到求解高频功率放大器的题目时,计算电路输出功率用到公式(1):200cmVPR=(1)其中P0为电路输出功率,Vcm为电路输出电压幅值,R0为电路负载电阻。而在真正设计功放电路时,电路的输出功率及输出电压幅值常常是已知条件(见表1),而具体的电路以及电路中所采用元器件的参数如电阻阻值是需要进行计算的。因此只需要将公式(1)转化为公式(2):200cmVRP=(2)转化后即可用于电路中所采用负载电阻的计算。整个课程讲授过程都要将知识点具体化,让学生意识到,只要将这些公式进行简单的变化(常常是翻转)就可以用于电路设计过程中元器件的参数计算,从而使学生可以一边学习课堂知识,一边将所学知识应用起来,真正做到活学活用。此外,在实验课中要指导各小组的电路焊接以及调试工作,并监督其设计进度,从而掌握学生对所学内容的理解程度。在这个阶段,真正实现了本教学法所强调的理论联系实际,即学生可以做到边学习,边使用,边检验,整个课程的教学效果良好。最后一个阶段是课程的结束阶段,主要做好各小组课题的验收工作,并对各小组所设计的模块进行点评,最后安排一次期终汇报作为整个课堂教学的结束。本教学法已经实践了两年,学生对这种教学法的满意度较高。此外,学生的平时成绩与模块设计课题制作情况挂钩,因此各学习小组都投入了较多精力用于电路模块制作,成功率也较高。并且学生通过电路模块的制作过程也了解到了如何运用课堂所学知识进行电路设计。

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关键词：可进化硬件遗传算法电子电路设计现场可编程门阵列

在人类的科学研究中，有不少研究成果得益于大自然的启发，例如仿生学技术。随着计算机技术和电子技术的发展，许多的科学研究越来越与生物学紧密相联。在人工智能方面，已经实现了能用计算机和电子设备模仿人类生物体的看、听、和思维等能力；另一方面，受进化论的启发，科学家们提出了基于生物学的电子电路设计技术，将进化理论的方法应用于电子电路的设计中，使得新的电子电路能像生物一样具有对环境变化的适应、免疫、自我进化及自我复制等特性,用来实现高适应、高可靠的电子系统。这类电子电路常称为可进化硬件(EHW,EvolvableHardWare)。本文主要介绍可进化硬件EHW的机理及其相关技术并根据这种机理对高可靠性电子电路的设计进行讨论。

1EHW的机理及相关技术

计算机系统所要求解决的问题日趋复杂，与此同时，计算机系统本身的结构也越来越复杂。而复杂性的提高就意味着可靠性的降低，实践经验表明，要想使如此复杂的实时系统实现零出错率几乎是不可能的，因此人们寄希望于系统的容错性能：即系统在出现错误的情况下的适应能力。对于如何同时实现系统的复杂性和可靠性，大自然给了我们近乎完美的蓝本。人体是迄今为止我们所知道的最复杂的生物系统，通过千万年基因进化，使得人体可以在某些细胞发生病变的情况下，不断地进行自我诊断，并最终自愈。因此借用这一机理，科学家们研究出可进化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可进化硬件不但同样具有自我诊断能力，能够通过自我重构消除错误，而且可以在设计要求或系统工作环境发生变化的情况下，通过自我重构来使电路适应这种变化而继续正常工作。严格地说，EHW具有两个方面的目的，一方面是把进化算法应用于电子电路的设计中；另一方面是硬件具有通过动态地、自主地重构自己实现在线适应变化的能力。前者强调的是进化算法在电子设计中可替代传统基于规范的设计方法；后者强调的是硬件的可适应机理。当然二者的区别也是很模糊的。本文主要讨论的是EHW在第一个方面的问题。

对EHW的研究主要采用了进化理论中的进化计算（EvolutionaryComputing）算法,特别是遗传算法（GA）为设计算法，在数字电路中以现场可编程门阵列（FPGA）为媒介，在模拟电路设计中以现场可编程模拟阵列（FPAA）为媒介来进行的。此外还有建立在晶体管级的现场可编程晶体管阵列（FPTA），它为同时设计数字电路和和模拟电路提供了一个可靠的平台。下面主要介绍一下遗传算法和现场可编程门阵列的相关知识，并以数字电路为例介绍可进化硬件设计方法。

1．1遗传算法

遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程的一种自适应全局优化算法，它借鉴了物种进化的思想，将欲求解问题编码，把可行解表示成字符串形式，称为染色体或个体。先通过初始化随机产生一群个体，称为种群，它们都是假设解。然后把这些假设解置于问题的“环境”中，根据适应值或某种竞争机制选择个体（适应值就是解的满意程度），使用各种遗传操作算子（包括选择，变异，交叉等等）产生下一代（下一代可以完全替代原种群，即非重叠种群；也可以部分替代原种群中一些较差的个体，即重叠种群），如此进化下去，直到满足期望的终止条件，得到问题的最优解为止。

1．2现场可编程逻辑阵列(FPGA)

现场可编程逻辑阵列是一种基于查找表(LUT,Lookupbr)结构的可在线编程的逻辑电路。它由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态，工作时需要对片内的RAM进行编程。当用户通过原理图或硬件描述语言（HDL）描述了一个逻辑电路以后，FPGA开发软件会把设计方案通过编译形成数据流，并将数据流下载至RAM中。这些RAM中的数据流决定电路的逻辑关系。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用，灌入不同的数据流就会获得不同的硬件系统，这就是可编程特性。这一特性是实现EHW的重要特性。目前在可进化电子电路的设计中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。

2进化电子电路设计架构

本节以设计高容错性的数字电路设计为例来阐述EHW的设计架构及主要设计步骤。对于通过进化理论的遗传算法来产生容错性，所设计的电路系统可以看作一个具有持续性地、实时地适应变化的硬件系统。对于电子电路来说，所谓的变化的来源很多，如硬件故障导致的错误，设计要求和规则的改变，环境的改变（各种干扰的出现）等。

从进化论的角度来看，当这些变化发生时，个体的适应度会作相应的改变。当进化进行时，个体会适应这些变化重新获得高的适应度。基于进化论的电子电路设计就是利用这种原理,通过对设计结果进行多次地进化来提高其适应变化的能力。

电子电路进化设计架构如图1所示。图中给出了电子电路的设计的两种进化，分别是内部进化和外部进化。其中内部进化是指硬件内部结构的进化，而外部进化是指软件模拟的电路的进化。这两种进化是相互独立的，当然通过外部进化得到的最终设计结果还是要由硬件结构的变化来实际体现。从图中可以看出，进化过程是一个循环往复的过程，其中是根据进化算法（遗传算法）的计算结果来进行的。整个进化设计包括以下步骤：

（1）根据设计的目的，产生初步的方案，并把初步方案用一组染色体（一组“0”和“1”表示的数据串）来表示，其中每个个体表示的是设计的一部分。染色体转化成控制数据流下载到FPGA上，用来定义FPGA的开关状态，从而确定可重构硬件内部各单元的联结，形成了初步的硬件系统。用来设计进化硬件的FPGA器件可以接受任意组合的数据流下载，而不会导致器件的损害。

（2）将设计结果与目标要求进行比较，并用某种误差表示作为描述系统适应度的衡量准则。这需要一定的检测手段和评估软件的支持。对不同的个体，根据适应度进行排序，下一代的个体将由最优的个体来产生。

（3）根据适应度再对新的个体组进行统计，并根据统计结果挑选一些个体。一

部分被选个体保持原样，另一部分个体根据遗传算法进行修改，如进行交叉和变异，而这种交叉和变异的目的是为了产生更具适应性的下一代。把新一代染色体转化成控制数据流下载到FPGA中对硬件进行进化。

（4）重复上述步骤，产生新的数代个体，直到新的个体表示的设计方案表现出接近要求的适应能力为止。

一般来说通过遗传算法最后会得到一个或数个设计结果，最后设计方案具有对设计要求和系统工作环境的最佳适应性。这一过程又叫内部进化或硬件进化。

图中的右边展示了另一种设计可进化电路的方法，即用模拟软件来代替可重构器件，染色体每一位确定的是软件模拟电路的连接方式，而不是可重构器件各单元的连接方式。这一方法叫外部进化或软件进化。这种方法中进化过程完全模拟进行，只有最后的结果才在器件上实施。

进化电子电路设计中，最关键的是遗传算法的应用。在遗传算法的应用过程中，变异因子的确定是需要慎重考虑的，它的大小既关系到个体变异的程度，也关系到个体对环境变化做出反应的能力，而这两个因素相互抵触。变异因子越大，个体更容易适应环境变化，对系统出现的错误做出快速反应，但个体更容易发生突变。而变异因子较小时，系统的反应力变差，但系统一旦获得高适应度的设计方案时可以保持稳定。

对于可进化数字电路的设计，可以在两个层面上进行。一个是在基本的“与”、“或”、“非”门的基础上进行进化设计，一个是在功能块如触发器、加法器和多路选择器的基础上进行。前一种方法更为灵活，而后一种更适于工业应用。有人提出了一种基于进化细胞机（CellularAutomaton）的神经网络模块设计架构。采用这一结构设计时，只需要定义整个模块的适应度，而对于每一模块如何实现它复杂的功能可以不予理睬，对于超大规模线路的设计可以采用这一方法来将电路进行整体优化设计。

3可进化电路设计环境

上面描述的软硬件进化电子电路设计可在图2所示的设计系统环境下进行。这一设计系统环境对于测试可重构硬件的构架及展示在FPGA可重构硬件上的进化设计很有用处。该设计系统环境包括遗传算法软件包、FPGA开发系统板、数据采集软硬件、适应度评估软件、用户接口程序及电路模拟仿真软件。

遗传算法由计算机上运行的一个程序包实现。由它来实现进化计算并产生染色体组。表示硬件描述的染色体通过通信电缆由计算机下载到有FPGA器件的实验板上。然后通过接口将布线结果传回计算机。适应度评估建立在仪器数据采集硬件及软件上，一个接口码将GA与硬件连接起来，可能的设计方案在此得到评估。同时还有一个图形用户接口以便于设计结果的可视化和将问题形式化。通过执行遗传算法在每一代染色体组都会产生新的染色体群组，并被转化为数据流传入实验板上。至于通过软件进化的电子电路设计，可采用Spice软件作为线路模拟仿真软件，把染色体变成模拟电路并通过仿真软件来仿真电路的运行情况，通过相应软件来评估设计结果。