線路設(shè)計方案精選(九篇)

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第1篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：典型設(shè)

近年來，我國社會經(jīng)濟方面迅速發(fā)展，與此同時，由于社會發(fā)展使對電力的需求量同樣隨之逐漸增大，有關(guān)部門的預(yù)測，在2020年的時候，我國新增裝機的數(shù)量將達500GW。在現(xiàn)階段以及今后相對當長的一段時間以內(nèi)，我國電網(wǎng)的建設(shè)建設(shè)還有發(fā)展任務(wù)均會面臨很大的挑戰(zhàn)。規(guī)模如此之大的電網(wǎng)發(fā)展以及建設(shè)，非常有必要對其實行集約化的管理形式，使其規(guī)模優(yōu)勢能夠得到充分的發(fā)揮，同時使得其資源利用率以及電網(wǎng)工程的管理還有建設(shè)效率都得到顯著提升[1]。

1 110kV輸電線路典型設(shè)計的內(nèi)容及模塊分類

1.1 主要設(shè)計內(nèi)容

輸電線路其最主要造價是由基礎(chǔ)、導(dǎo)線以及桿塔這三部分構(gòu)成。這其中地形以及地貌會對基礎(chǔ)的造價造成很大的影響，需要充分考慮塔位的具體情況，在實際情況的基礎(chǔ)之上對其進行設(shè)計；而氣象條件、地形條件以及導(dǎo)線截面決定了輸電線路桿塔的設(shè)計，絕大部分桿塔的結(jié)構(gòu)形式都是能夠通用的。按照上述的這些特點，文章中需要設(shè)計的主要內(nèi)容就是針對某特定氣象條件、地形條件以及導(dǎo)線截面條件下，進行標準化桿塔的典型設(shè)計。

1.2 設(shè)計模塊的劃分及其編號

根據(jù)有關(guān)設(shè)計模塊分類的一些特定的原則，文章設(shè)計的110kV輸電線路典型設(shè)計總共分為15個模塊（A-O），另外雙回路角鋼塔總共有39種塔型以及單回路總共有39種塔型，最后還有鋼管桿總共18種塔型。

2 典型設(shè)計主要設(shè)計條件

2.1 導(dǎo)線以及地線

文章設(shè)計的110kV典型設(shè)計中使用到的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)型式按照GB1179-1999標準來執(zhí)行。其中導(dǎo)線型式（鋼芯鋁絞線）為LGJ-300/40和LGJ-240/30，地線型式（鋁包鋼絞線）為JLB1-95。

2.2 絕緣配合

絕緣配合主要考慮以下幾個方面的問題：

（1）絕緣配合原則

通常情況下線路在絕緣設(shè)計的時候主要的考慮對象還是防止污染，按照工程經(jīng)驗，本次設(shè)計中涉及到的大多數(shù)線路所處的環(huán)境為Ⅱ級污染區(qū)，所以在設(shè)計的過程中，按照Ⅱ級污穢區(qū)來實施絕緣配合設(shè)計。對于同塔雙回路而言，在實際情況中閃電很有可能同時雷擊2個回路，根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗，需要對2回路之間的絕緣水平實施調(diào)整，采取平衡高絕緣配置的形式，采用這種方法可以減小甚至避免由于雷擊攻擊塔頂而導(dǎo)致雙回路同時出現(xiàn)跳閘事故的發(fā)生。

（2）確定絕緣子片數(shù)

絕緣子片數(shù)的選擇需要按照工頻電壓的泄漏距離以及有關(guān)的規(guī)定來確定，其中對于同塔雙回路我們可以采取平衡高絕緣的形式，所以一定要適當?shù)脑黾佑嘘P(guān)的絕緣子片數(shù)以確保安全。絕緣子片數(shù)具體如表1所示。

（3）選擇空氣間隙

在選擇空氣間隙的時候，需要根據(jù)有關(guān)的規(guī)定和規(guī)程來進行選擇，如果是采取平衡高絕緣的形式，那么空氣間隙則需要根據(jù)配合系數(shù)對其進行修正，其中空氣間隙值具體情況如表2所示。

2.3 塔頭布置

對于單回路直線塔來說，如果是在平地那么使用貓頭型或者酒杯型的塔頭就足夠了，但是如果是在山地上，就必須要考慮到風(fēng)偏開方等這些外部的影響因素，基于此可以選擇使用貓頭型。而對于文章中所提到的貓頭塔，就是指在原有的“寬臉貓”的原型對邊中導(dǎo)線垂直距離的差值進行擴大。

3 桿塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化塔身隔面

鐵塔在設(shè)計的過程中，需要根據(jù)有關(guān)的要求進行設(shè)計，在鐵塔塔腿以及塔頂?shù)捻敳繖M截面位置、直接受到扭轉(zhuǎn)力的橫斷面位置以及塔身變坡的橫斷面位置必須要設(shè)置橫隔面以確保安全。在一定條件下，一般而言設(shè)置的橫隔面距離不大于5倍的平均寬度，同時還要小于4個主材分段。另外一個方面橫隔面其幾何形狀對鐵塔重量也有著顯著地影響，如果塔身的斷面比較小，那么采取十字交叉形式就足夠了。

3.2 優(yōu)化塔身坡度

通常情況下鐵塔重量受塔材布材以及塔身坡度的影響非常之大，而鐵塔的自身重量又會對基礎(chǔ)的作用力、斜材的規(guī)格等有著非常顯著地影響。在文章的設(shè)計中，針對每一種塔型而言，都是在特定的荷載情況下來對其進行計算并設(shè)計的，對塔身坡度實施了多種方案的組合優(yōu)化，對不同組合塔身的重量都進行了詳細的計算，最后對所有的計算重量進行比較，從而獲得鐵塔的最佳坡度。

3.3 優(yōu)化節(jié)點連接

節(jié)點構(gòu)造毫無疑問是設(shè)計過程中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，鐵塔真型在試驗的過程中發(fā)生破壞通常情況下和節(jié)點構(gòu)造不合理有著非常緊密的關(guān)系。文章的設(shè)計強化了對鐵塔節(jié)點的連接、連接桿件的夾角、桿件的構(gòu)造長度、角鋼兩面的連接等很多方面的計算研究，以此來確保節(jié)點實現(xiàn)連接的最優(yōu)化。

3.4 主材布置、節(jié)間優(yōu)化

在確定完鐵塔的塔身的坡度、塔頭的尺寸以及規(guī)劃的高度之后，鐵塔塔身斜材的布置以及主材節(jié)間的布置它們兩者之間是相互影響、相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。根據(jù)經(jīng)驗，為了使得主材的受力能夠更加均勻，在計算的過程中可以考慮以下兩點：（1）調(diào)整塔身交叉斜材，這樣使得塔身交叉材盡可能少的出現(xiàn)同時受壓的情況，最好是不出現(xiàn)，毫無疑問這樣可以降低斜材的規(guī)格。（2）對主材的計算長度進行調(diào)整。選擇構(gòu)件規(guī)格的時候需要考慮所承擔的內(nèi)力，另外還要考慮構(gòu)件長度。如果假設(shè)內(nèi)力保持不變，那么規(guī)格和構(gòu)件的長度之間是具有正比例的關(guān)系的，調(diào)整同段主材計算長度，把那些受力比較大的節(jié)間進行壓縮采用這種方式使得主材規(guī)格減小。

3.5 優(yōu)化傳力線路

對力的傳遞路線進行優(yōu)化，不僅可以減小塔重，同時還會在很大程度上影響桿塔其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以文章中設(shè)計的110kV輸電線路典型設(shè)計優(yōu)化了傳力線路。斜材是另外一個對塔重有較大影響的重要因素，所以文章在設(shè)計的時候在塔頭的適當位置配置了”K”型結(jié)構(gòu)斜材，可以減低由于斜材同時受壓而造成的影響。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)的經(jīng)濟穩(wěn)定運行是減小供電成本的最為有效的途徑。選取合適的110kV輸電線路典型設(shè)計的優(yōu)化方案，能夠獲得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。電力設(shè)計者除開采用各種管理措施和技術(shù)措施外，還要求結(jié)合電網(wǎng)實際需求進行優(yōu)化設(shè)計，以提升輸電線路的輸電以及供電能力。

參考文獻

第2篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：110kv變電站；AIS與GIS布置方案；對比分析

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

變電站設(shè)計的重要部分包括：裝置型式的選擇和配電設(shè)備。隨著配電技術(shù)的進步和配電網(wǎng)的發(fā)展，變電站的以上兩個重要部分得到了很大的提高和改進。110kv變電站的配電裝置有四種型式，分別為：戶外支持式管型母線、戶內(nèi)GIS巧配電裝置、戶外GIS巧配電裝置和軟母線AIS配電裝置。在這四種配電型式中，AIS和GIS是實踐中較常用的布置型式。本文對110kv變電站戶外AIS與GIS布置方案進行對比分析。

1.AIS與GIS兩種布置方案的優(yōu)點和缺點

1.1 AIS布置方案的優(yōu)點和缺點

AIS布置方案的優(yōu)點：（1）AIS是一種比較傳統(tǒng)的配電裝置，是敞開式的，它的生產(chǎn)技術(shù)比較成熟且在運行方面也具有很豐富的經(jīng)驗。（2）AIS的外絕緣和設(shè)備外殼為瓷套，投資成本較低[1]。

AIS布置方案的缺點：（1）設(shè)備面積較大。（2）設(shè)備外露的部件較多，容易受到環(huán)境因素的影響。（3）對系統(tǒng)的可靠和安全運行存在一定的風(fēng)險。

1.2 GIS布置方案的優(yōu)點和缺點

GIS布置方案的優(yōu)點：（1）GIS的體積小、重量輕、占地面積小。（2）元件處于密封狀態(tài)，受環(huán)境因素的影響較小。（3）操作機構(gòu)無氣化和無油化。（4）具有較高的可靠性。

GIS布置方案的缺點：（1）這種裝置配置了大量的金屬封閉母線，投入成本較高[2]。

2.工程實例和方案介紹

本工程的站址選在福建省福安市穆陽鎮(zhèn)，它距離縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的距離分別為25km和2.5km，在302省道的附近。110kv變電站設(shè)置在站址被測的平地和南側(cè)的山坡。這一站址不屬于農(nóng)業(yè)用地，是負荷的中心區(qū)域。

工程規(guī)模：（1）110kv部分：本期兩回、終期四回。（2）35kv部分：本期三回、終期六回。（3）10kv部分：本期八回，終期24回。（4）主變壓器部分：本期1臺110kv50MvA三繞組變壓器、終期一臺11Okv5OMvA兩繞組變壓器、 終期2臺110kv50MvA三繞組變壓器。

設(shè)計人員依據(jù)一定的條件進行電氣的主接線設(shè)置，并對全局進行布置和設(shè)計。對變電站的規(guī)模進行規(guī)劃和分析。根據(jù)站址的地理條件和其他方面的因素，制定出設(shè)計方案。

針對上述工程，我們提出了兩種方案，分別為：戶外AIS方案和戶外GIS方案。為了能讓這兩種方案具有可比性，本工程以實際情況為基礎(chǔ)對其進行了調(diào)整，確保這兩種方案在建設(shè)規(guī)模上是一致的。這樣做的目的，是消除這兩種方案之間的差異，使其能進行更好的比較。調(diào)整后的兩個方案的本期及遠景建設(shè)規(guī)模。如表1所示。

表1 調(diào)整后的兩個方案的本期及遠景建設(shè)規(guī)模

3.AIS與GIS布置方案各項指標的比較

3.1技術(shù)經(jīng)濟指標的比較

AIS與GIS布置方案技術(shù)經(jīng)濟指標的比較，如表2所示。

表2 AIS與GIS布置方案技術(shù)經(jīng)濟指標的比較

3.2技術(shù)條件指標的比較

AIS與GIS布置方案技術(shù)條件指標的比較，如表3所示。

表3 AIS與GIS布置方案技術(shù)條件指標的比較

4.AIS與GIS布置方案指標比較結(jié)果的分析

通過觀察上文中AIS與GIS布置方案各項指標的比較結(jié)果，此處我們主要進行分析的指標是技術(shù)經(jīng)濟指標。通過對兩個方案的技術(shù)經(jīng)濟指標的觀察和比較，可以以下幾點，分別為：

第一，安裝費用。GIS方案雖然用到的設(shè)備種類和數(shù)量較多，安裝費用也較高，但是GIS的整體布置方案嚴謹，其所使用到的主變母線橋等材料比AIS方案少。所以，在安裝費用這一方面，AIS方案的安裝費用要比GIS方案的安裝費用高，大約高出23萬元。

第二，建筑費用。戶外AIS方案的投入成本比GIS方案要高，其原因是：（1）AIS所占用的面積較大，所以它在建設(shè)中所要用到的土石方量相應(yīng)的就增加了。（2）AIS的場地大，它需要有兩座避雷針塔，獨立設(shè)置。（3）AIS布置方案所用到的鋼材和結(jié)構(gòu)支架較多。（4）GIS布置方案在防火墻等部分的工程量比AIS布置方案要大。通過分析比較，我們可知AIS方案的建筑費用比GIS的建筑費用要高出12萬元左右[3]。

第三，設(shè)備費用。GIS方案所用到的設(shè)備種類和數(shù)量較多，所以它的設(shè)備費用要遠遠高于AIS方案。在本工程中，GIS方案的設(shè)備費用比AIS方案的設(shè)備費用高出239萬元。

第四，其他費用。AIS方案的其他費用比GIS方案的其他費用要高出64萬元。

第五，綜合分析AIS和GIS這兩種方案，我們可知AIS方案的投入資金要比GIS方案的投入資金低140萬元左右，而在征地面積和縮短工期等方面，GIS方案有優(yōu)勢[4]。

結(jié)語

本文從AIS與GIS兩種布置方案的優(yōu)點和缺點、工程實例和方案介紹、AIS與GIS布置方案各項指標的比較及AIS與GIS布置方案指標比較結(jié)果的分析四個方面對本課題進了研究和分析，希望能為我國相關(guān)領(lǐng)域的研究起到一定的積極作用。

參考文獻：

[1]黃歡.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計――110kV變電站戶外AIS與GIS布置對比分析[J].科技信息，2012,29(12)：189-190.

[2]劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計[J].中國電力，2012,89(10):789-790.

第3篇：線路設(shè)計方案范文

【關(guān)鍵詞】10kV輸電線路；設(shè)計施工；優(yōu)化措施

1 10kV輸電線路的具體設(shè)計和施工方案

1.1 10kV輸電線路具體設(shè)計方案

具體的設(shè)計過程往往由前期的設(shè)計階段、初步的設(shè)計階段、以及最后的定稿階段徹底的把施工圖制定出來。一般經(jīng)過這三個過程就可以保證輸電線路設(shè)計的準確性。避免輸電線路存在設(shè)計缺陷。

前期設(shè)計階段：在這個階段主要是一些理論方面的探討，確定工程的可行性，對工程的可行性進行研究，然后確定可行性的報告。

其一，確定輸電線路的研究對象，然后明確所要針對的具體的問題。其二，對線路設(shè)計的相關(guān)的各個方面的因素進行探討，以完善輸電線路可行性報告的主要內(nèi)容。根據(jù)輸電線路可能帶來的社會以及經(jīng)濟效益進行充分的模擬預(yù)測，使得投資有依可尋，保證投資方的利益。這就要求在制定可行性報告的時候，一定要把握當前的具體環(huán)境政策，不允許存在偏差。其三，對于輸電線路的前景進行預(yù)測，對于輸電線路在以后施工和運營可能存在的具體的問題進行分析，并且準備好解決的方案。其四，論證，這是確定輸電線路是否可行的最后一步，也是最關(guān)鍵的一步，這就要求對輸電線路相關(guān)的各種因素展開探討，為輸電線路的具體建設(shè)的實施提供準確的可行性的報告，保證工作前期設(shè)計工作的順利完成。

初步設(shè)計階段：有了工程的可行性報告以后，就可以根據(jù)是否可行，進行輸電線路初步設(shè)計階段，輸電線路初步設(shè)計是整個輸電線路設(shè)計中的核心，輸電線路設(shè)計的大部分內(nèi)容都是在這個過程得以完善實施的。該階段也是確定各種設(shè)計原則的階段。

其一，輸電線路的路徑的選擇是輸電線路設(shè)計中比較重要的一步，對輸電線路的路徑進行選擇的時候，要先確定幾種可行性方案，在根據(jù)經(jīng)濟性以及當?shù)丨h(huán)境的問題進行探討，選出最優(yōu)的可行性方案。其二，輸電線路現(xiàn)在大多都是在空中搭設(shè)的，而桿塔又是輸電線路的架設(shè)的基礎(chǔ)，要對所選擇的線路的經(jīng)過的地方進行科學(xué)考察，確定出適合的桿塔的類型。其三，因為輸電線路都是高空，且無遮擋，所以避雷的工作是必不可少的，要根據(jù)資料的規(guī)定，選擇合適的避雷措施，以及配套的絕緣設(shè)備，保證輸電線路在雷雨天氣的正常的運行。

最后定稿階段即施工圖設(shè)計：這個階段主要是根據(jù)初步設(shè)計階段的設(shè)計內(nèi)容進行具體施工圖的確定，細化施工的內(nèi)容，使得施工作業(yè)有依可尋。主要的內(nèi)容就是細化施工圖，對于施工的材料，設(shè)備，人員的配備等方面進行詳細的說明。同時對選定的路線進行放線測量等工作，為輸電線路的施工做好充足的準備，保證施工工作的順利的進行。

1.2 10kV輸電線路的施工方案

由于施工工作的復(fù)雜性，詳細的施工方案必須的，在保證施工質(zhì)量的同時也可以提高施工的效率。繪制恰當施工施工組織圖，保證施工的順利進行。

（1）施工準備，由于輸電線路的施工時一項綜合性的施工，由多工種，多樣設(shè)備的配合施工下才能完成。在施工進行前對施工的設(shè)備，材料，技術(shù)做好準備，這對施工的質(zhì)量是一種保障。同時為施工有序的進行提供了條件。

（2）施工工序安排，根據(jù)工期，繪制流水作業(yè)圖，抓住主要工序，對于土石方的開挖，桿塔的架立等提供足夠的材料，設(shè)備以及人力，次要工程，在主要的工程資源有剩余的情況下再進行施工。不但保證了工期，而且對施工質(zhì)量的提升也有幫助。

（3）制定工期保障措施。在施工的過程中，由于種種原因?qū)е鹿て诘难诱`，一定要分析延誤的原因，并趕工期做好相應(yīng)的對策。例如：可以同時把大量的人員投入到關(guān)鍵工序上面去，使得關(guān)鍵工序的工期趕上。

2 10kV輸電線路設(shè)計與施工中的注意問題及完善措施

針對10kV輸電線路設(shè)計與施工中的注意問題，充分的分析了問題的關(guān)鍵，并提出了完善的建議，使得輸電線路的建設(shè)有更好的發(fā)展。

2.1 設(shè)計中的注意事項

（1）輸電線路的選擇方面。輸電線路的選擇對于整個工程影響都是很大的，它要求設(shè)計人員經(jīng)驗豐富且專業(yè)知識雄厚。在線路的選擇的時候，主要考慮的是對附近環(huán)境影響的最小化，其實是施工的難易度，再次就是造價，要避開環(huán)境敏感區(qū)域，例如：水庫，湖泊，農(nóng)田區(qū)域等。對于桿塔的位子，也要做好經(jīng)濟的選擇，但是不能影響周圍的交通。

（2）桿塔選型方面?？偝杀局写蟾庞?0%的費用是花在桿塔上，因此對桿塔類型的選擇就顯得特別的重要，一般的情況下可以選擇直線水泥桿，比較節(jié)約些，但是遇到占用農(nóng)田，轉(zhuǎn)彎等情況，要用穩(wěn)定性比較高的角鋼塔，這樣根據(jù)不同的環(huán)境選擇不同類型的桿塔，對于運輸，施工，以及日后的維護都提供了很大的方便。

（3）抗冰設(shè)計方面。2008年，由于雪災(zāi)，使得國家的很多供電系統(tǒng)直接陷入癱瘓，究其原因，主要就是在設(shè)計的時候，沒有充分的考慮抗凍性設(shè)計。輸電線路并不是怕凍，而是抗壓承載力，抗彎，抗剪承載力不足以支撐過多的冰雪覆蓋，然后直接導(dǎo)致線路的整體穩(wěn)定性的喪失，最終發(fā)生破壞。當?shù)氐亩嗄甑臍夂驐l件是進行抗凍設(shè)計的主要的依據(jù)。所謂抗凍，主要就是防止輸電線路的覆冰，覆冰過重導(dǎo)致線路斷裂時輸電線路的主要的受災(zāi)問題，因此，對于不同環(huán)境下的路線的抗凍采用不同的設(shè)計的標準，將有效的提升輸電線路的抗凍的能力。

2.2 施工中的常見問題及處理措施

（1）穿越問題。由于輸電線路的架設(shè)過程中，一般都會穿越其他的輸電線路，這時就發(fā)生問題了，按照標準，同一地段的輸電線路的高度應(yīng)該都是一樣的，但這就帶來了問題，10kV高壓線路的避雷針與線路導(dǎo)線的電器距必須大于3米。因此只有3個方法，要么降低桿塔，要么增高桿塔要么加設(shè)避雷設(shè)施，若采用降低桿塔，可能使得桿塔過低，這樣對地面的影響較大，不建議采用。或者在保證對地面的影響較小的情況下降低桿塔，并且在地下區(qū)域設(shè)置路障。而采用增高桿塔就顯得不經(jīng)濟，一般實際工程中很少采用。采用最多的地方，就是在輸電線路的其他地方增設(shè)避雷設(shè)施，這樣可以保證避雷的正常，也可以解決線路交叉的問題。

（2）桿塔與沿線公路距離過近。當桿塔與沿線公路較近的時候，無法正常的施工，或者強制性施工，可能對交通帶來一定的影響，這個時候，可以采取把桿塔向外移動20m的方式來解決。

（3）線路跨越公路及房屋。不能采取垂直跨越的方式，因為這樣會影響交通以及居民的正常的生活。所以解決措施有，跨越公路一定要保證角度大于450，跨越房屋的時候，控制垂直通過的路線長度大于4米。從而減小輸電線路運行過程中對交通以及居民的影響。

3 結(jié)語

10kV輸電線路的設(shè)計與施工對一個國家一個地區(qū)的發(fā)展很重要，輸電線路的的可靠性成了考慮的重點。要保證輸電線路的安全可靠性，就要在輸電線路的設(shè)計與施工的時候嚴格把關(guān)，防止安全隱患。針對10kV輸電線路的設(shè)計與施工方案進行探討，從輸電線路的現(xiàn)狀出發(fā)，發(fā)現(xiàn)10kV輸電線路的設(shè)計與施工還存在的問題，例如線路的選擇，桿塔類型的選擇，以及穿越其他線路，穿越房屋道路等，對于這些急需要解決的問題，文章都做了具體的回答。

參考文獻：

第4篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：高速公路；交通標線；設(shè)計方案

中圖分類號：U238文獻標識碼： A

一、高速公路標線的基本概念

(一)高速公路標線的定義與設(shè)置原則

高速公路標線是指劃在路面上的各種線條、文字、箭頭等交通標志，既可以與道路交通標志聯(lián)合起來使用，也可以單獨使用。能夠提醒駕駛員需要注意的事項、告知行駛安全等，在交通安全中有著十分重要的位置。道路標線的設(shè)置同樣遵循一定的原則，首先，要遵循足夠明確的原則，要給行駛?cè)藛T以明確的警告和指示。其次，在設(shè)計上要遵循我國公路設(shè)計與施工標準，要考慮到公路的寬度、行車數(shù)量等因素，在綜合所有因素的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。最后，需要注意道路標線要與道路同步進行改造與更新維護。

(二)高速公路標線的特性

不同的公路，在設(shè)置標線時具有不同的特性。例如，高速公路的標線就要適合高速行車的需求，在尺寸上要考慮到高速公路不同的車流量以及不同于其他公路的行車速度。道路標線還具有一定的可變性，許多標志標線是可以改變的。比如，在遭遇暴雪、暴雨等較惡劣的天氣狀況時，標識的顏色也會有所不同。這樣，就能對駕駛?cè)藛T給予一定警示。

二、高速公路交通標線的優(yōu)化設(shè)計方案

(一)道路的出口標線的設(shè)計

高速公路出口路基漸變段至匝道楔形端處為事故多發(fā)地，多是因駕駛?cè)朔欠p速停車、突然向外側(cè)變換車道造成交通事故。出口標線常規(guī)設(shè)計方案為:根據(jù)路基漸變設(shè)置縱向標線(3m長，45cm寬)和三角地帶標線(導(dǎo)流線)。優(yōu)化設(shè)計方案是在常規(guī)設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，將漸變段的同向車行道分界線設(shè)置為實線，禁止車輛變換車道，同時在三角地帶起始處的主線路面增設(shè)直行確認導(dǎo)向箭頭。

(二)橋梁路段標線的設(shè)計

(1)曲線段橋梁

曲線段橋梁一直是車輛易發(fā)生側(cè)滑的高發(fā)地，即使圓曲線最小半徑滿足《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTGD20－2006)中的數(shù)值，在路面濕滑、大霧能見度低、道路結(jié)冰的情況下也易造成車輛偏離正常行車軌跡，為此需增強路面的抗摩擦系數(shù)，在橋梁段每隔50m設(shè)置一組長度50m彩色薄層鋪裝區(qū)域，極大限度地減少車輛因路面摩擦系數(shù)不足造成的側(cè)滑。多霧地區(qū)的匝道橋易結(jié)冰，也可參考此方案設(shè)計。

(2)大中型橋梁

長度等于或大于500m以上的大橋的右側(cè)車行道邊緣線處設(shè)置隆聲帶，鑒于標線使用壽命、后期除雪養(yǎng)護等情況，采用在右側(cè)硬路肩內(nèi)設(shè)置凹槽式隆聲帶的設(shè)計方案，提醒駕駛?cè)俗⒁庖蚴軅?cè)向橫風(fēng)影響而產(chǎn)生偏離車道的行為。隆聲帶設(shè)置范圍為駛?cè)霕蛄呵?00m至駛出橋梁后50m。隆聲帶在施工時要注意避開橋梁伸縮縫。

(三)長陡下坡路段標線的設(shè)計

高速公路長陡下坡路段多出現(xiàn)在山區(qū)中，是指縱坡率超過3%，且里程連續(xù)超過2km以上的路段，存在一定安全隱患。長途疲勞、易瞌睡、有不良習(xí)慣的駕駛者行車在長下坡路段可能有超速、刮擦護欄等行為，超載大型車輛由于駕駛?cè)诵枰B續(xù)制動，可能使剎車片高溫失效，發(fā)生追尾、沖向路側(cè)護欄等事故。

為盡可能降低此類事故發(fā)生的幾率，以預(yù)防性為主，可對此采用如下標線優(yōu)化設(shè)計方案:長下坡路段每隔300m設(shè)置一組橫向減速措施標線(黃色或者紅色薄層鋪裝)，每組五道，每組長度86m。通過車體振感和顏色警覺來加強駕駛?cè)司栊?，告知提前分段、逐級減速。長下坡路段車邊緣線處設(shè)置縱向突起式標線或凹槽式隆聲帶，目的是使注意力分散或者打瞌睡的駕駛?cè)嗽谄x外側(cè)車行道時，利用輪胎產(chǎn)生噪聲并引起汽車振動發(fā)出警告，從而減少公路單車事故的發(fā)生。

其中內(nèi)側(cè)行車道為超車道(小型車輛居多)，遂左側(cè)車道邊緣線采用縱向突起式標線便可提供充分的振感。選用突起式標線時，應(yīng)注意路面排水的問題，由于突起式標線總厚度在7mm左右，易造成路面積水的現(xiàn)象，設(shè)計時應(yīng)注意每隔15m留出10cm的排水口。

右側(cè)行車道客、貨車居多，由于車體質(zhì)量大、車內(nèi)自身噪音大，若采用縱向突起式標線振動效果不明顯，且重型車對突起標線磨損程度較大，冬季除雪更不便于養(yǎng)護。故需適當?shù)靥岣呗÷晭У恼窀泻图哟笤胍舴重悂砭抉{駛?cè)似x車道的行為。綜上所述，在設(shè)計中采用右側(cè)硬路肩內(nèi)設(shè)置凹槽式銑刨隆聲帶的方案。

凹槽式銑刨隆聲帶，是在已成型的瀝青混凝土路面上切割出淺槽，形成凹形震蕩隆聲帶。為預(yù)防或緩解路肩路面局面的早期破壞，需對凹槽進行防水封層處理，防水前要先清除凹槽內(nèi)壁上的余渣。防水封層采用改性乳化瀝青進行噴灑。凹槽式隆聲帶目前已在我國多條高速公路采用實施，南部地區(qū)居多，北方高速公路應(yīng)因地制宜，科學(xué)有效地來提高路面行車安全性。

(四)隧道的出入口標線設(shè)計

(1)隧道出入口路面

隧道入(出)口前后50m左右范圍內(nèi)的洞內(nèi)外交界處路段，黑白洞效應(yīng)容易給駕駛?cè)诵睦懋a(chǎn)生影響而引發(fā)駕駛?cè)说闹苿有袨?，洞口處于冷熱氣流交鋒處，路面相當容易濕滑，這就使制動車輛發(fā)生側(cè)滑的概率大大增加，為此需增強路面的抗摩擦系數(shù)，遂在隧道的入(出)口前后的50m范圍的區(qū)域內(nèi)設(shè)置成片的彩色薄層鋪裝，同時也能通過色彩的醒目性提高駕駛?cè)说木栊浴?/p>

(2)隧道入口前的硬路肩

進入隧道前的路面含有硬路肩(寬度為2．5m或3m)，隧道內(nèi)的路面沒有硬路肩(僅有50或75cm寬的路緣帶)，為避免車輛在硬路肩非法行駛時撞上隧道洞壁，傳統(tǒng)設(shè)計是在硬路肩內(nèi)施劃黃色導(dǎo)流線，以示車輛禁止駛?cè)胗猜芳?。為增加路?cè)提醒，在傳統(tǒng)設(shè)計方案基礎(chǔ)上可進行如下優(yōu)化:右側(cè)車道邊緣線推薦設(shè)置為縱向突起式震蕩標線，在第一時間給予駕駛?cè)艘蚴韬鲴側(cè)胗猜芳绲男袨樘嵝选?/p>

(3)隧道內(nèi)的路緣帶

已建成的隧道內(nèi)檢修道側(cè)壁經(jīng)常有車體刮擦的痕跡，由于視線不良加之路緣帶寬度僅有750mm(或更小)，推薦采用:隧道內(nèi)左、右側(cè)車道邊緣線設(shè)置為縱向突起式雙組分標線，通過使偏離行車道的車輛產(chǎn)生振感并增大噪音來提醒駕駛?cè)似x車道的行為。

(4)隧道車速控制

為提前告知駕駛?cè)怂淼纼?nèi)行車最高、最低時速(配合限速標志)，可在距離隧道入口前300m的路面上開始設(shè)置路面限速標記，根據(jù)公路設(shè)計時速確定路面文字規(guī)格，表示最低限速值數(shù)字的顏色采用白色，表示最高限速值數(shù)字的顏色采用黃色。

當隧道出口臨近立交出口匝道，需在隧道內(nèi)限速車道內(nèi)設(shè)置車行道縱向減速標線，通過車道邊緣線內(nèi)側(cè)菱形塊虛線的設(shè)置，利用駕駛?cè)说囊曈X效應(yīng)，主觀感覺到車道變窄、車速過快的錯覺，從而主動降低車速。當匝道、分合流交織段等路段需要嚴格控制駕駛?cè)瞬坏贸傩旭倳r，可以考慮采用設(shè)置縱向減速標線的方案。

(5)隧道內(nèi)車行道標線材料

隧道內(nèi)照明設(shè)施并非全路段無間隙照明，光照條件有限，且灰塵較大，推薦隧道入口前50m、出口后50m和隧道內(nèi)標線均采用雙組份標線涂料，具有更高的雨夜反光性能。

結(jié)語

在當前的高速公路交通安全方面道路標線起著非常重要的作用，當前，道路標線在我國的發(fā)現(xiàn)還是有很大的發(fā)展空間以及創(chuàng)新價值，這就需要我們的相關(guān)人員做好標線設(shè)計的工作，確保其質(zhì)量和效率，為道路的交通安全創(chuàng)造更加良好的行車環(huán)境，確保行使安全。

參考文獻

[1]劉俊權(quán),王保成.溶劑型環(huán)氧道路標線涂料的研究[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟.2007(12)

第5篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：改建 公路路線 設(shè)計

前言

這些年來，國民的經(jīng)濟發(fā)展快速，現(xiàn)在有很大一部分的公路在通行上和技術(shù)很難滿足發(fā)展的要求，對于這些公路的改建是必須的，然而這些公路的改建與新建的公路區(qū)別很大，如環(huán)保、景觀設(shè)計、安全等有很高的要求，所以探究改建公路路線設(shè)計的經(jīng)驗和教訓(xùn)有很重要的意義及前瞻。

一、 改建公路上的最基本特點

（一） 山嶺重丘區(qū)的特點

山嶺區(qū)大部分是山高谷深，地形地質(zhì)非常復(fù)雜，氣候不穩(wěn)定，暴雨多且山洪急，溪流的水位變化很大。舊路的技術(shù)標準較低，彎急且多，坡陡且多，車行視距不足，路基寬度小，路面的路況差，橋涵荷載小、泄洪能力極差，邊坡的穩(wěn)定性差，不完善的構(gòu)造物，臨河路段的線位低。

（二） 平原少丘地區(qū)的特點

平原的地區(qū)地勢平坦遼闊，溝河密集，可用的土地基本是水田、可耕的旱地，舊路的兩側(cè)居民密集、開發(fā)區(qū)和工廠分布，某些舊路直穿城鎮(zhèn)，沿線的地上和地下均布滿有電訊、輸電和能源等設(shè)備。舊路因為歷史原因且大多技術(shù)低，路基的設(shè)計洪水頻率很低，排水上的設(shè)施很不完善，路基窄、路況不良，橋涵荷載非常小，泄洪能力不足，過鎮(zhèn)的路段大部分成為街道，嚴重影響車輛通行及行車的安全。

（三）改建公路經(jīng)濟的特點

工程經(jīng)濟上改建公路和新建公路存在著一定差異。改建公路從工程的立意上要求工程的勘察設(shè)計要充分考慮和利用原有的工程設(shè)施，如沿線大中橋與涵洞、高大的防護設(shè)施、水利上的設(shè)施等，減少工程的造價，力求技術(shù)和經(jīng)濟指標上合理。

二、設(shè)計改建公路路線

改建公路和新建公路的設(shè)計一樣，路線設(shè)計包括兩方面：1.線形設(shè)計與路線走向。2.前者是怎樣綜合設(shè)計平縱橫三方面，是改建公路線形設(shè)計的重點。后者指路線的方案選擇，除局部的路段需要比選外，容易確定其他的路段因為線位環(huán)境和舊路的出入不大。

（一） 路線設(shè)計的基礎(chǔ)工作是調(diào)查和收集資料

路線設(shè)計是充分調(diào)查和詳細論證的比選過程，設(shè)計人員接到任務(wù)后應(yīng)收集好有關(guān)資料，資料調(diào)查、收集有如下幾個方面：1.收集好勘察設(shè)計的任務(wù)書、已批準的工程可行報告、舊公路技術(shù)的等級、路網(wǎng)規(guī)劃、沿線設(shè)施上的基本情況、大中橋涵的使用安全情況、路基路面狀況等，另外改建公路的性質(zhì)、使用的任務(wù)、批準的規(guī)模與建設(shè)主管部門意見都要明確；2.征求路線起訖點和中間控制點等位置的意見；3.收集沿線城鎮(zhèn)近期和遠期的規(guī)劃資料，現(xiàn)有的與擬規(guī)劃的電力電訊、水利設(shè)施與地上地下管線、鐵路、公路、地質(zhì)、氣象及水文等資料，沿線的人口、國民生產(chǎn)總值、當?shù)刂返牟牧霞案鞣N資源等經(jīng)濟資料；4.搜集舊路的基礎(chǔ)資料：包含路基路面的寬度、舊公路技術(shù)指標、大中橋荷載設(shè)計和使用安全的狀況、結(jié)構(gòu)的完好性、路基高度和水位設(shè)計情況、沿線重要的建筑物、沿線重要的構(gòu)造物狀況等資料。在認真分析已有資料的基礎(chǔ)上，從點到面、從面到帶來確定最好路線方案主要控制點的位置，結(jié)合所在地區(qū)其他的運輸布局和沿線自然條件，首先比選紙上定線，選出一個最初的勘測方案，然后聽取有關(guān)部門的意見，通過調(diào)整后再開始現(xiàn)場勘察。

（二）設(shè)計路線主要內(nèi)容

（1） 確定比選局部路線的走向

改建公路路線的走廊一般為舊路的路線方向，只在下面的情形要進行比較：1.受到舊路兩旁建筑物的影響，路基寬度和平面等技術(shù)指標滿足不了改建后的技術(shù)要求；2.受到城鎮(zhèn)規(guī)劃的限制，此時的路線設(shè)計需考慮到城鎮(zhèn)規(guī)劃；3.舊路路線要求的技術(shù)標準低；4.受舊路沿線的電力電訊、水利和能源基礎(chǔ)的設(shè)施、鐵路限制；5.受到大中橋位置的限制等。

（2）設(shè)計路線規(guī)劃的方案

公路起點、終點及中間須通過的地點,由公路網(wǎng)規(guī)劃所或者國家有關(guān)部門根據(jù)建設(shè)的目的而指定，具體路線的定位就是要從種種可能方案中，經(jīng)過深入的調(diào)查后,綜合的考慮到路線方案擇選的主要因素，選出合理路線方案。路線的方案必須綜合考慮到下面的因素:1.路線在公路、航道、鐵路等交通中的主要作用，沿線水利等建設(shè)配合和用地的情況，以及各沿線城鎮(zhèn)、工礦的規(guī)劃關(guān)系等；2.路線在國防、政治、經(jīng)濟上的作用，地方或者國家對路線目的使用要求；3.沿線氣象水文、地質(zhì)、地形等自然環(huán)境條件影響；4.路線的長度、筑路材料的來源、工程質(zhì)量和施工條件，勞動力、工期情況影響?zhàn)B護、運營、施工等方面；5.要求的路線技術(shù)級別和可能達到實際的技術(shù)標準及影響路線使用的性質(zhì)和任務(wù)，要將路線方案的評價技術(shù)和經(jīng)濟結(jié)合起來。

考慮到工程的標準和運營效益、投資，還需要滿足國家經(jīng)濟、政治、國防要求和潛在社會的效益。需要符合國家發(fā)展建設(shè)與結(jié)合天然條件來進行選線，選取合理路線，使工程的費用和使用性能統(tǒng)一，并且達到經(jīng)濟的舒適，安全的行車迅速以及構(gòu)造物耐久且穩(wěn)定，容易養(yǎng)護的目的。貫徹國家規(guī)定的方針政策下，進行深入的實際調(diào)查研究，解決大自然環(huán)境條件下進行實地布線和技術(shù)指標兩者之間的矛盾，綜合的考慮都各方面因素，這樣才能最后選定出比較合理路線。選線依據(jù)主要原則是把道路的使用任務(wù)和性質(zhì)，使路線地區(qū)的人民經(jīng)濟發(fā)展狀況和遠景的規(guī)劃相結(jié)合起來，在總體的規(guī)劃指導(dǎo)下認真了解和讀懂計劃任務(wù)書中的精神，進行調(diào)查多個方面，考慮周全力爭不遺漏并且比較有價值的設(shè)計方案。在沒有增加工程的造價情況下，提高技術(shù)含量且在相同的技術(shù)含量條件下， 盡最大能力降低工程的造價。選線布局一定要符合國家的政策方針，做到路線短捷和保證安全行車。路線上的大中橋地段應(yīng)服從總路線的方向條件下，對其進行綜合考慮。

三、改建公路路線的設(shè)計應(yīng)注意以下的幾個問題

（一）不應(yīng)該受舊路方案的限制

改建公路路線的設(shè)計時即使基本確定路線的走向，但是實際設(shè)計的時候不應(yīng)該局限于只沿著舊路加寬的固定思維模式中，需要根據(jù)道路的需要等級及使用的性質(zhì)在大范圍內(nèi)考慮全面，尋找出更合理、更可行的路線設(shè)計方案。

（二） 需要動態(tài)選擇最佳的設(shè)計路線方案

一方面利用三維數(shù)字地模、CAD等技術(shù)，實現(xiàn)動態(tài)及多方面的選擇設(shè)計路線方案，第二方面充分聽取多方面的意見，找出影響設(shè)計路線的不利和有利的因素，適當調(diào)整路線設(shè)計方案，加大設(shè)計路線的可選性。

（三）需要考慮到環(huán)保因素

在進行方案設(shè)計的時候不能一味的追求工程的經(jīng)濟效益而忽略對環(huán)境的考慮，要實行國家的可持續(xù)發(fā)展政策的方針，深入的尋找多個方案，充分考慮到對環(huán)境的影響，最終選擇最優(yōu)的方案進行改建公路路線方案的確定。

結(jié)語

改建公路路線方案設(shè)計一定要在保證便捷、安全行車、舒適的前提下，應(yīng)該充分考慮到利用已有公路。使運營費用最少，工程數(shù)量最小化，造價達最低，并且要有利于施工與養(yǎng)護。改建公路路線的走向，控制點及布置的選取應(yīng)該以現(xiàn)有的公路為基礎(chǔ)。

參考文獻:

［1］黨政領(lǐng)導(dǎo)干部選拔任用工作條例. 2002

［2］勞動經(jīng)濟專業(yè)知識與實務(wù). 北京：中國勞動出版社

第6篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：國道；公路改線；選線

中圖分類號：U418.7文獻標識碼：A文章編號：

The Alignment Design of the Relocation of the National Highway No.321

Yanshan to Lingui Segment

Jiang Yonghong

（Shenzhen Municipal Administration Design Research Institute Limited Company, Guangdong 518029, China）

Abstract: Combining with the actual situation of the national highway No.321 Yanshan to Lingui segment, this paper carries on the design of highway relocation, puts forward the route layout principle, analyzes the rebuilding route alignment, and compares various programs of local sections by way of describing their advantages and disadvantages respectively, and ultimately determines the recommended program.

Keywords: national highway; highway relocation; route selection

1 概述

國道321線東起廣東廣州，途徑貴州、廣西至四川成都，全長2220km，是中國南部重要橫向交通動脈。既有的國道321線雁山至臨桂段處于桂林境內(nèi)，長32.14km，途徑桂林市區(qū)范圍內(nèi)雁山區(qū)、象山區(qū)、臨桂新區(qū)等，貫穿桂林市區(qū)。大量的過境交通給城區(qū)增加了很大的交通壓力，嚴重干擾了城市的生產(chǎn)和生活，管理工作交叉、交通阻塞現(xiàn)象嚴重，同時也對過境交通產(chǎn)生交通安全、行車舒適性、油耗和車損加重等影響，社會效益明顯下降，嚴重制約著當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，也嚴重影響當?shù)氐耐顿Y環(huán)境和旅游城市形象。為了達到桂林市交通網(wǎng)絡(luò)的合理布局，緩解321國道雁山至臨桂段交通壓力，減少過境交通對桂林市區(qū)的干擾，同時為了加速臨桂新區(qū)與雁山新區(qū)的建設(shè)、保護及發(fā)展廣西桂林會仙喀斯特國家濕地公園，桂林市政府計劃將國道321線雁山至臨桂段改線。

2 技術(shù)標準及路線布設(shè)原則

2.1 技術(shù)標準

根據(jù)項目的性質(zhì)及功能、項目所在區(qū)域的自然環(huán)境和社會環(huán)境、交通量預(yù)測結(jié)果以及與本項目相連接道路的標準，以交通部《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01-2003）及《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20-2006）的有關(guān)規(guī)定為依據(jù)，確定本項目全線采用雙向四車道一級公路標準建設(shè)，設(shè)計車速80km/h。

2.2 路線布設(shè)原則

路線布設(shè)主要制約因素包括相關(guān)城市規(guī)劃、地形地質(zhì)條件、現(xiàn)狀高壓走廊、繞城高速公路、會仙濕地公園、已建成漓江學(xué)院及沿線村莊等。根據(jù)本項目必須具備的功能，為了避開不利因素，結(jié)合城市規(guī)劃、地形地物及地質(zhì)條件并注重土地的保護和利用等主要原則，在滿足規(guī)范要求的前提下，提出路線平、縱面設(shè)計時應(yīng)遵循的原則：

（1）路線布設(shè)時應(yīng)結(jié)合區(qū)域現(xiàn)狀和規(guī)劃路網(wǎng)，處理好區(qū)域主要干線公路的銜接，使整個區(qū)域干線骨架公路布局合理，合理選擇本項目對周邊用地服務(wù)功能的實現(xiàn)方式。

（2）結(jié)合相關(guān)城市用地規(guī)劃并本著少占盡耕地、良田和經(jīng)濟林、少拆遷的原則，充分調(diào)查研究沿線主要控制點，路線應(yīng)盡可能從組團邊緣或通過，避免對用地造成嚴重分隔。

（3）重視環(huán)境保護，堅持可持續(xù)發(fā)展的原則。結(jié)合沿線地質(zhì)情況，盡量避開穿越環(huán)境敏感區(qū)，避免高填深挖，以對環(huán)境破壞最小為目標。

（4）路線布設(shè)應(yīng)盡可能順直、短捷、縮短建設(shè)里程，應(yīng)根據(jù)地形、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，選擇合理的隧道位置和橋梁位置，降低工程造價, 提高社會效益和經(jīng)濟效益。

（5）對橋涵、立體交叉、通道進行合理布設(shè)，既要適應(yīng)地形、地質(zhì)及水文等條件，又要盡可能地為社會服務(wù)。

（6）結(jié)合既有路網(wǎng)布局、橋梁、隧道等大型構(gòu)造物以及地形、地物、地質(zhì)條件等因素，綜合考慮線形安全、順捷、均衡、經(jīng)濟、合理，并進行多方案的比選。

3 路線走向、主要控制點

3.1 路線走向

本項目將分流部分現(xiàn)狀國道321線過境交通，也為雁山及臨桂兩區(qū)提供便捷的聯(lián)系通道。根據(jù)桂林市政府對項目建設(shè)的設(shè)想，結(jié)合桂林市作為旅游城市的城市特點，改線工程同時也是通往會仙濕地公園、廣西園藝博覽園等景區(qū)的旅游通道。因此，本項目整體路線走向十分明確，線位走廊基本清晰。

道路起點位于國道321線樁號K594+300處，即雁山新區(qū)中心大道與國道321線的交叉口，起點段沿雁山科教園至已建成的漓江學(xué)院南側(cè)，結(jié)合會仙濕地公園的開發(fā)和建設(shè)，在馬面立交東側(cè)上跨繞城高速，設(shè)置575米長隧道穿過旗山，之后沿道村、面村、山夾里東側(cè)山腳布線，從陳家、隆家村西側(cè)繞過后沿西干渠東側(cè)，與萬福路相交后沿臨桂區(qū)金水路、榕山路線位接回國道321線樁號K626+440處，路線大致呈南北走向，路線總長31.01km。項目地理位置見圖1.

圖1 項目地理位置圖

3.2 主要控制點

項目主要的控制點有起點與國道321線的連接、現(xiàn)狀220V高壓走廊、路線跨越繞城高速公路的控制點、旗山隧道的位置、陳家、隆家等現(xiàn)狀村莊以及路線跨越西干渠的控制點。

4 路線方案比選

本項目整體路線走向明確，因此本次設(shè)計所列舉出的比較方案為局部路段的線位比較，包括建設(shè)項目起點的選擇、上跨繞城高速段及道村至萬福路段。

4.1 起點

根據(jù)雁山新區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃成果，起點的具置可有兩種選擇：

方案一：雁中路和321國道的交叉口，若以該點為起點，結(jié)合城市規(guī)劃，改線工程的起始段必須經(jīng)過在建雁山區(qū)政府及已建成廣西師范大學(xué)校區(qū)，對政府辦公秩序和環(huán)境均有較大影響。且路線經(jīng)過廣西師范大學(xué)門口，對學(xué)校的辦學(xué)環(huán)境和教學(xué)都將有較大的影響，對出入學(xué)校的學(xué)生和出入政府的工作人員安全都有較大威脅，這是本起點方案的明顯劣勢。將主要過境交通引入該區(qū)域內(nèi)，會造成321國道改離了桂林市的舊區(qū)，又重新引入新區(qū)之嫌，顯然是不可取的。但該起點方案與以下的方案二相比，可少改4.5公里321國道，這是該方案的最大優(yōu)點。

方案二：中心大道與321國道的交叉口，該起點方案可以完全避開在建雁山區(qū)政府及已建成廣西師范大學(xué)校區(qū)，給政府辦公和大學(xué)的教學(xué)創(chuàng)造一個良好的環(huán)境和條件，不存在人員安全問題，同時與規(guī)劃結(jié)合得也較好，并且線位處于規(guī)劃區(qū)邊緣，廣西園藝博覽園的出入交通也非常方便，與方案一相比，即便是多改4.5公里的321國道，也應(yīng)該是值得和合理的。

4.2 上跨繞城高速段

圖2 上跨繞城高速段路線方案比選圖

本段路線走向提出兩個方案進行比選。

推薦方案（A線）：在馬面立交東側(cè)上跨繞城高速，路線長6.23km，需設(shè)置1.38km長支線進入會仙濕地公園。此方案優(yōu)點包括線形指標高，路線較短，主線一次上跨繞城高速，工程規(guī)模小，與會仙濕地距離較遠，對濕地生態(tài)環(huán)境無影響。

比選方案（B線）：兩次上跨繞城高速，從馬面立交西側(cè)、規(guī)劃會仙濕地公園邊緣穿過，路線長6.72km。此方案靠近會仙濕地，促進濕地公園的開發(fā)建設(shè)，與桂林政府設(shè)想一致。但此方案線形指標低，繞行距離長，工程規(guī)模較大，視野景觀不好，較長路段靠近會仙濕地，對濕地生態(tài)環(huán)境影響較大。

4.3 道村至萬福路段

圖3 道村至萬福路段路線方案比選圖

本段路線走向提出三個方案進行比選。

推薦方案（A線）：

路線在陳家南側(cè)上跨西干渠，繞過陳家、隆家村西側(cè)后沿西干渠東側(cè)布線，在巖門底接上現(xiàn)狀沙石路至黃家接萬福路。路線長7.37km。此方案建設(shè)條件較好，拆遷較少，道路的建設(shè)可結(jié)合西干渠改造做景觀帶。其缺點在于占用現(xiàn)狀農(nóng)田多，對沿線村莊生產(chǎn)生活影響較大。

比選方案（C線）：

路線從李矮村東側(cè)通過，以開挖方式穿過陳家東側(cè)的山體（山頂標高214m），然后沿犁頭山、大連山、粉頭山、南山西側(cè)山腳布線至南村東側(cè)接萬福路。路線長7.82km。此方案占用農(nóng)田少，不對現(xiàn)狀村莊與村莊、村莊與農(nóng)田之間造成分隔，但路線長，需遷移高壓線塔2處，爆破開挖山體對自然環(huán)境影響較大。

比選方案（D線）：

路線經(jīng)過陳家西側(cè)后與湘桂鐵路并行，沿規(guī)劃的湘桂鐵路堆場東側(cè)布線至萬福路。路線長7.06km。此方案路線較短，線形較好，與鐵路并行，過境交通對城市干擾小。但靠鐵路一側(cè)不能與城市道路銜接，與萬福路交叉口距離鐵路-萬福路交叉口太近。

5 結(jié)語

公路改線工程中路線走向的確定十分重要。國道321線雁山至臨桂段的新通道與城市規(guī)劃的雁山新區(qū)、臨桂新區(qū)密切相關(guān)，它的建設(shè)需和城市路網(wǎng)、周邊城市規(guī)劃用地以及沿線環(huán)境相互協(xié)調(diào)。綜合考慮相關(guān)城市規(guī)劃、地質(zhì)、地形條件等路線方案制約因素，在基本確定的起終點位置基礎(chǔ)之上，確定路線的所有可行方案，進行同深度比選，據(jù)此確定本項目的推薦方案。本項目的實施將對緩解現(xiàn)狀國道321線雁山至臨桂段的交通壓力、減少過境交通對桂林城區(qū)的影響、加速桂林世界旅游名城的建設(shè)起到重要作用。

參考文獻：

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[2] 楊林,姚令侃等.復(fù)雜山區(qū)高速公路工程與環(huán)境協(xié)調(diào)的選線技術(shù)[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護, 2004,(9):70-74.

[3]JTG B01- 2003, 公路工程技術(shù)標準[ S] .

[4]JTG D20- 2006, 公路路線設(shè)計規(guī)范[ S] .

[5] 徐齊福, 田啟文. 地形地質(zhì)復(fù)雜地段的工程地質(zhì)選線 [J]. 中外公路,2006 (4).

[6] 張大友.紫坪鋪庫區(qū)213 國道路線方案設(shè)計[J].四川林勘設(shè)計,2006,(4):57-60.

第7篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：線路工程設(shè)計壁厚強度穩(wěn)定性

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

1、工程概況

大港埕海油田埕港輸油輸氣管線起點為埕海1-1人工島，輸油管線終點為大港油田公司原油儲運庫，輸氣管線終點為大港輸氣首站。管道全線包括5座站場、1座截斷閥室和2座收發(fā)球筒區(qū)，其中輸油管線站場分別為：埕海1-1人工島、莊一聯(lián)合站、埕海聯(lián)合站和大港油田公司原油儲運庫，全長約 48.4km；輸氣管線站場分別為：埕海1-1人工島、埕海聯(lián)合站和大港輸氣首站，全長約 51.7km。

2、線路用管

用于輸送流體的鋼管主要有無縫鋼管、直縫埋弧焊鋼管、直縫電阻焊鋼管以及螺旋縫埋弧焊鋼管等。以下為幾種鋼管的優(yōu)缺點對比：

2.1螺旋縫埋弧焊鋼管

螺旋縫埋弧焊鋼管具有受力條件好，止裂能力強，剛度大，價格便宜等優(yōu)點，但因其焊縫較長，出現(xiàn)缺陷的概率要高于直縫管；在制作過程中，焊縫呈一條空間螺旋線，焊縫質(zhì)量不如直縫管容易控制；國內(nèi)外螺旋縫鋼管一般均不擴徑，從而在管材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，使得鋼管在使用時，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。我國目前能夠生產(chǎn)219 1420、壁厚4mm17.5mm之間的系列螺旋縫埋弧焊鋼管。

2.2直縫埋弧焊鋼管

直縫埋弧焊鋼管因其焊縫長度短，出現(xiàn)質(zhì)量問題的概率小。直縫埋弧焊鋼管中的UOE鋼管成型過程和焊接過程分開進行，從而使焊縫質(zhì)量可靠性強，焊后鋼管通常要進行擴徑，這就基本消除了管材內(nèi)部的殘余應(yīng)力，提高了鋼管的強度和韌性指標，此外鋼管幾何尺寸嚴格穩(wěn)定，切割后易組裝，彎制成彎管時，焊縫放在彎曲中性面上，焊縫受力小，便于加工彎頭、彎管，而且防腐層質(zhì)量容易保證，價格要明顯高于螺旋縫鋼管。

2.3無縫鋼管

無縫鋼管是通過冷拔（軋）或熱扎制成的不帶焊縫的鋼管，冷拔（軋）管管徑為5200，壁厚為0.2514mm。熱軋管管徑為32630，壁厚為2.575mm。管道工程中，管徑超過57的管道常選用熱軋無縫鋼管,無縫鋼管與螺旋縫鋼管和直縫電阻焊鋼管比較，具有橢圓度大、壁厚偏差大、生產(chǎn)成本高和單根管長度短等不利點。優(yōu)點是內(nèi)壁光滑、承壓高，外防腐層質(zhì)量易于保證。

2.4直縫電阻焊鋼管

直縫電阻焊鋼管是通過電阻焊接或電感應(yīng)焊接形成的鋼管，焊縫一般較窄，余高小，較螺旋縫鋼管焊縫處防腐層減薄量小。在小口徑管線上應(yīng)用比較廣泛，具有焊縫平滑，外形尺寸精度高、防腐層質(zhì)量容易保證等優(yōu)點。缺點是因焊接的特殊性，易產(chǎn)生未焊透等缺陷。

對于大直徑的石油長輸管道，常用直縫埋弧焊鋼管和螺旋縫埋弧焊鋼管。無縫鋼管和直縫電阻焊鋼管生產(chǎn)的直徑比較小，一般用于公稱直徑小于500mm的管道。對于本工程輸氣管道設(shè)計壓力為2.5MPa和4.0MPa，管徑為Φ323.9mm、Φ406.4mm和Φ508mm，輸油管線設(shè)計壓力為4.0MPa，工藝管線管徑為Φ273.1mm和Φ323.9mm，保護管管徑為Φ406.4mm和Φ457mm，國產(chǎn)直縫電阻焊鋼管和螺旋縫埋弧焊鋼管在技術(shù)及制管質(zhì)量上均能滿足要求，且二者價格相差無幾，鑒于本工程工期要求，推薦輸油輸氣管線均采用直縫電阻焊鋼管。

3、管線壁厚計算

3.1輸油管線壁厚

（1）埕海1-1島進海路末端至埕海聯(lián)合站輸油管線

管線管徑為φ323.9，根據(jù)計算可知該段管線最大總壓力損失為256m，因此設(shè)計壓力定為4.0MPa，由于管線沿線多途經(jīng)鹽池、蝦池、泄洪區(qū)以及河流等沿海地區(qū)，自然條件十分復(fù)雜，因此管線設(shè)計系數(shù)選取0.6 ，并根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》(GB50253-2003)壁厚計算公式計算可得該管徑的理論壁厚為3.72mm，考慮管線途經(jīng)沿海地區(qū)土壤腐蝕性比較強，因此管線腐蝕余量按3mm考慮，管線計算壁厚為6.72，因此選擇φ323.9x7.1滿足設(shè)計要求。

（2）埕海聯(lián)合站至大港油田公司原油儲運庫輸油管線

管線管徑為φ323.9，經(jīng)計算可知管線最大總壓力損失為323m，所以設(shè)計壓力定為4.0MPa，由于管線沿線多途經(jīng)鹽池、蝦池、泄洪區(qū)以及河流等沿海地區(qū)，自然條件十分復(fù)雜，因此管線設(shè)計系數(shù)選取0.6 ，并根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》(GB50253-2003)壁厚計算公式計算可得該管徑的理論壁厚為3.72mm，考慮管線途經(jīng)沿海地區(qū)土壤腐蝕性比較強，同時由于埕海4-1平臺原油酸值較高，因此管線腐蝕余量按3mm考慮，管線計算壁厚為6.72，因此選擇φ323.9x7.1滿足設(shè)計要求。

3.2輸氣管線壁厚計算

按《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》（GB50251-2003），管道壁厚計算公式為：

δ=P?D/（2σSφFt）

式中：δ―鋼管計算壁厚（cm）；P―設(shè)計壓力（MPa）；D―鋼管外徑（cm）；σS―鋼管的最小屈服強度（MPa）；F―強度設(shè)計系數(shù)，一級地區(qū)取0.72，二級地區(qū)取0.6，三級地區(qū)取0.5；φ―焊縫系數(shù)，取1.0；t―溫度折減系數(shù)，取1.0。

根據(jù)管線工藝參數(shù)計算，設(shè)計壁厚選取7.1mm。

4、管道強度和穩(wěn)定性校核

4.1管道的強度校核

受約束的埋地直管段由內(nèi)壓和溫度引起的軸向應(yīng)力按下式計算：

σL = Eα(t1－t2) +μσh

σh =Pd/2δn

按最大剪應(yīng)力強度理論計算的當量應(yīng)力σE應(yīng)符合下式要求：

σE=σh－σL＜0.9σs

式中：σL - 管道軸向應(yīng)力，拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負，MPa；μ - 泊桑比，宜取0.3；σh - 由內(nèi)壓力產(chǎn)生的管道環(huán)向應(yīng)力，MPa；P - 管道設(shè)計內(nèi)壓力，MPa；d - 管子內(nèi)徑，cm；δn - 管子公稱壁厚，cm；E - 鋼材的彈性模量，MPa；取2.06×105MPa；α- 鋼材的線膨脹系數(shù)，℃-1；取1.2×10-5℃-1；t1 - 管道下溝回填時溫度，取10℃；t2 - 管道的工作溫度，℃；氣管線取20℃ ，油管線取60℃；σs - 管材的最低屈服強度，MPa。

4.2管道的剛性

根據(jù)國內(nèi)外的研究結(jié)果，一般認為只有當管子直徑與厚度比D/δ>140時，才會在管子正常運輸、鋪設(shè)、埋管情況下出現(xiàn)圓截面失穩(wěn)。經(jīng)過計算，本工程用管的直徑與厚度比遠小于140，因此，鋼管不會出現(xiàn)圓截面失穩(wěn)問題。

4.3徑向穩(wěn)定性

根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》(GB50251－2003)要求，對穿越公路的無套管管段、穿越用的套管及埋深較大的管段，均應(yīng)按無內(nèi)壓狀態(tài)驗算在外力作用下管子的變形，驗算公式：

Δx≤0.03D

Δx=ZKWDm3/(8EI+0.061EsDm3)

W=W1+W2

I=δn3/12

第8篇：線路設(shè)計方案范文

 

（XXX市政投資開發(fā)有限公司）

 2018年11月

 

第一章   項目概況

 

一、項目名稱：XXX新區(qū)紫金路延長線配套用房及市政道路建設(shè)項目

二、建設(shè)性質(zhì)：新建              

三、建設(shè)單位：XXX市政投資開發(fā)有限公司

（一）法人代表：XXX

（二）聯(lián)系電話：XXX

（三）聯(lián)系地址：XXX新區(qū)審計局五樓 

（四）郵    編：XXX

四、建設(shè)地點：XXX紫金路延長線（園丁小區(qū)農(nóng)貿(mào)市場商住樓旁）。 

五、建設(shè)時間：開工時間：2019年1月；竣工時間：2019年4月                

六、建設(shè)規(guī)模及內(nèi)容：1.XXX新區(qū)紫金路延長線空地范圍內(nèi)建蓋小區(qū)配套設(shè)施：項目規(guī)劃用地1351平方米，總建筑面積732.34平方米。項目建成后預(yù)計有20間商鋪。本項目為臨時性房屋建筑。2.地塊周圍市政道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：擬建8米寬市政道路56.2米，9米寬市政道路70.4米。項目的實施旨在提高周邊小區(qū)居民生活質(zhì)量及小區(qū)配套設(shè)施建設(shè)，為周邊生活小區(qū)居民提供便利；

七、項目投資概算及資金籌措方案

1．投資概算：項目概算總投資230萬元，其中：    。

2．資金籌措方案：由公司自籌。            

 

第二章   項目概況

 

由于XXX園丁小區(qū)農(nóng)貿(mào)市場商住樓已建成投入使用，因此為進一步提高和完善小區(qū)功能，方便廣大住戶生活，根據(jù)新城區(qū)總體建設(shè)規(guī)劃，結(jié)合小區(qū)實際情況，經(jīng)公司研究，擬在XXX新區(qū)紫金路延長線空地范圍內(nèi)建蓋小區(qū)配套設(shè)施以及地塊周圍市政道路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。地塊為XXX地塊，由我公司負責建設(shè)。公司為有限責任公司。經(jīng)營范圍為：承擔縣城老城區(qū)及新區(qū)市政建設(shè)等項目的開發(fā)、投資及管理，包括道路交通、供排水、電力、學(xué)校、醫(yī)院、菜市場等基礎(chǔ)配套設(shè)施項目的融資、投資和經(jīng)營管理；扶貧項目開發(fā)投資。

 

第三章  建設(shè)規(guī)模、技術(shù)標準、建設(shè)方案及進度計劃

一、項目建設(shè)內(nèi)容

1.XXX新區(qū)紫金路延長線空地范圍內(nèi)建蓋小區(qū)配套設(shè)施：項目規(guī)劃用地1351平方米，總建筑面積732.34平方米。項目建成后預(yù)計有20間商鋪。本項目為臨時性房屋建筑。2.地塊周圍市政道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：擬建8米寬市政道路56.2米，9米寬市政道路70.4米。項目的實施旨在提高周邊小區(qū)居民生活質(zhì)量及小區(qū)配套設(shè)施建設(shè)，為周邊生活小區(qū)居民提供便利。

二、技術(shù)標準及工程建設(shè)方案

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》

《城鎮(zhèn)道路工程與質(zhì)量驗收規(guī)范》

《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范》

三、進度計劃

為確保本項目有計劃有步驟地組織實施，按期完成建設(shè)任務(wù)，作項目實施進度安排如下：

（一）第一階段： 2018年11月–2018年12月完成實施方案編制審批等前期工作。

（二）第二階段：即項目實施階段，2019年1月–2019年4月，完成項目建設(shè)任務(wù)。

（三）第三階段：2019年5月完成項目的驗收工作。

 

第四章  投資概算及資金籌措

一、投資概算

本項目概算總投資為230萬元，分項投資如下：

1、紫金路延長線配套用房建設(shè)預(yù)計投資200萬元；

2、地塊周圍市政道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)預(yù)計投資30萬元。

二、資金籌措

本項目概算總投資230萬元；

資金籌措方案為：公司自籌。 

第五章  環(huán)境保護及安全生產(chǎn)方案

 

一、環(huán)境保護目標及措施

 貫徹環(huán)?！叭瑫r”方針，即環(huán)境治理設(shè)施應(yīng)與項目的主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用，遵循“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理”的環(huán)保原則，做到技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、效益顯著，盡可能使建設(shè)對周邊環(huán)境降低到最小影響。

排除噪音及粉塵污染。項目在施工過程中，可能因施工機械的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的噪音及粉塵，從而造成對周邊環(huán)境的低度污染。因此，要求施工隊伍依據(jù)對周圍環(huán)境的影響程度加以防范，變更附近的生活環(huán)境的作業(yè)時間，對于噪音大的機械設(shè)備增加隔音裝置，對粉塵多的部位要采取噴水除塵處理，采取振動較小的施工方法，確保施工現(xiàn)場環(huán)境不受污染。

二、安全生產(chǎn)

（一）安全要求

項目單位要嚴格執(zhí)行國家安全生產(chǎn)法規(guī)，并與施工單位簽訂安全、環(huán)保相關(guān)合同，切實做到“安全第一”。使用搬運等機構(gòu)設(shè)備，在開工前應(yīng)加強安全生產(chǎn)培訓(xùn)，操作時嚴格按照操作規(guī)程，杜絕責任事故發(fā)生。要注意降塵降噪，以保護工人的身心健康。認真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，確保項目經(jīng)營符合職業(yè)安全衛(wèi)生的要求，保障職工在勞動中的安全健康，嚴格執(zhí)行勞動部《建設(shè)項目勞動安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定》。在所有用電設(shè)備和設(shè)施處落實完善安全措施，以確保操作員安全生產(chǎn)。崗位操作人員應(yīng)熟悉設(shè)備技術(shù)性能，定期檢查，安全操作。

（二）防范措施

根據(jù)國家有關(guān)勞動安全衛(wèi)生政策規(guī)定，本項目擬采用的勞動安全防范措施有：

1．粉塵的防范措施

工作過程中，會產(chǎn)生少量的粉塵，長期接觸會影響身體健康，造成不良影響，為了防止產(chǎn)生的粉塵累積，在施工作業(yè)中可采取灑水降塵和通風(fēng)措施。

2．墜落意外傷害防范措施

在施工過程中，應(yīng)加強對施工地段基礎(chǔ)開挖的觀察，防止滑坡、高空墜落物對人體的傷害，對危險地段和部位要切實采取防護措施加強安全防范工作。

3．人身防護措施

嚴格管理生產(chǎn)勞動過程中易燃、易爆物品的使用，根據(jù)工作環(huán)境特點配備各種必要的防護用具和勞保用品。

4．安全教育

對所有工人要進行安全教育，施工過程中，安全標識、標志設(shè)置要嚴格按設(shè)計安放設(shè)置，并有專人負責，保證其運行、使用的可靠性。

 

第六章  節(jié)能措施

 

節(jié)約資源，保護環(huán)境是我國的基本國策之一。為了使建設(shè)項目得到有效節(jié)約并合理利用資源，應(yīng)始終貫徹節(jié)約資源、保護資源的原則。根據(jù)國家發(fā)改委、國家建設(shè)部等有關(guān)部門的規(guī)定，在項目選址、設(shè)備、設(shè)施選型、建筑設(shè)計、施工、材料、能源等必須考慮節(jié)能高效問題。

 

第七章  招投標方案

 

一、招投標依據(jù)

（一）《中華人民共和國招標投標法》；

（二）《工程建設(shè)項目招標范圍和規(guī)模標準規(guī)定》（中華人民共和國國家發(fā)展計劃委員會第3號令）；

（三）《工程項目自行招標試行辦法》；

（四）《云南省建設(shè)工程招標投標管理條例》；

（五）《玉溪市房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目招標投標管理規(guī)定》

（十）XXX建設(shè)工程招投標管理制度。

二、招標組織原則

（一）嚴格執(zhí)行國家及云南省招標制度；

（二）遵循公開、公平、公正和誠實信用的原則，保證招標人平等、便捷地獲取招標信息，嚴格評標規(guī)定，保證評標活動的公正性。

 

第八章  效益分析

 

一、經(jīng)濟效益

項目建成后預(yù)計有20間商鋪，實現(xiàn)經(jīng)濟效益25萬。

二、社會效益

提高周邊小區(qū)居民生活質(zhì)量及小區(qū)配套設(shè)施建設(shè)，為周邊生活小區(qū)居民提供便利；地塊周圍市政道路建成后，方便車輛行駛，有效的避免堵車，降低了交通事故發(fā)生的概率。

 

第九章  組織管理措施

 

一、項目資金管理

加強資金管理，建立會計制度，項目資金實行專戶管理、?？钍褂?，并加強審計和監(jiān)督，嚴格經(jīng)費的使用支出。

二、項目建設(shè)管理

嚴格工程建設(shè)程序，實行項目行政首長負責制，加強工程質(zhì)量管理，嚴把技術(shù)質(zhì)量關(guān)。

三、項目后續(xù)管理

加強后續(xù)工程管護。項目建成后，建立相應(yīng)的后續(xù)工程管理辦法，對項目進行跟蹤問效，并接受監(jiān)督部門和上級的監(jiān)督檢查。

四、項目檔案管理

第9篇：線路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)竊聽; 鏈路協(xié)議; AES算法; 時鐘協(xié)議; 加密協(xié)議

中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)21-0086-03

Design and Implementation of Data Link Safety Protocol against Wiretapping

MAO Xi-long1, CAI Biao2, FENG Chao3

(1. School of Computer, National University of Defense Technology, Changsha, 410073 China;

2. Logistics Department, CAPF Anhui Contingent, Hefei 230031, China

3. CAPF Guangzhou Commanding Academy, Guangzhou 510440, China)

Abstract: The precondition of software and hardware packet capture techniques is to set up network connection, and then to recover the correct clock and data stream. Aiming at the wiretapping in network, a data link protocol (including clock protocol and encryption protocol) with secure transmission is proposed and implemented. The inserted structure is adopted in the protocol, which need not change the network topology and driver software, is easy to extend, and fits to ethernet physical devices with different layer, speed and medium. The protocol units can be combined and complemented on user end and switchboard end.

Keywords: network wiretapping; link protocol; AES algorithm; clock protocol; encryption protocol

0 引 言

網(wǎng)絡(luò)竊聽是一把雙刃劍,一方面各國政府常用來防范恐怖襲擊、監(jiān)視非法資金交易,另一方面黑客和一些情報機構(gòu)也用來非法獲取機密信息。據(jù)統(tǒng)計[1],全球約20秒就有一次計算機入侵事件發(fā)生,約1/4的網(wǎng)絡(luò)防火墻被突破,約有70%以上的網(wǎng)管人員報告機密信息泄露。與各種網(wǎng)絡(luò)攻擊手段相比,網(wǎng)絡(luò)竊聽更加隱蔽,是目前威脅計算機網(wǎng)絡(luò)安全的主要問題之一,它通過監(jiān)聽、分析數(shù)據(jù)流來竊取敏感信息。2008年2月在DEFCON公司,兩個網(wǎng)絡(luò)安全研究院演示了如何利用BGP協(xié)議竊聽和篡改未加密的數(shù)據(jù),用他們自己的網(wǎng)絡(luò)對這家公司的全部流量進行重新路由,在該公司不知情的情況下將流量送到目標地址。2008年6月18日,瑞典議會通過了一項竊聽法案,允許監(jiān)控所有的跨國通信,包括竊聽和檢查郵件,而不用申請法庭許可。2008年9月9日,美國國會參議院表決通過新的竊聽法案,取代“國外情報檢查法”,為反恐需要可以對一方在境外的國際間通信進行未經(jīng)法庭授權(quán)的竊聽,并對參與實施的通信公司予以法律豁免。從1997年至今,我國的銀行、證券等機構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)相繼遭到無數(shù)次攻擊。因此,如何做到既安全快速傳遞信息,又不泄漏機密信息,成了國家和企業(yè)要害部門重點考慮的安全問題之一。

無論是軟件竊聽技術(shù)還是硬件捕包技術(shù),前提是建立穩(wěn)定的鏈路連接,才能恢復(fù)出正確的報文流,所以可以設(shè)計特定速率的報文流保證連接的專用性;其次,可以對專用鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密處理。利用通用的以太網(wǎng)物理層器件,建立新的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議來有效防范網(wǎng)絡(luò)竊聽,安全地傳輸數(shù)據(jù)正是本文研究的內(nèi)容。

1 協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)

以太網(wǎng)物理層負責MAC層和物理介質(zhì)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與收發(fā)工作,由PCS、PMA和PMD三個子層組成[2]。

以太網(wǎng)物理層器件一般分為兩類,即PHY和Tranceiver。PHY完成了整個物理層的功能,而Tranceiver芯片只完成數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換和時鐘恢復(fù),相當于PMA子層以下的功能。以太網(wǎng)物理層器件的核心功能是以一定的鏈路速率傳輸以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的報文,實際上對報文內(nèi)部的負載數(shù)據(jù)并不敏感,具體的協(xié)議處理由MAC層完成。因此在安全性要求較高的鏈路中,可以采用插入式的結(jié)構(gòu),從時鐘和加密技術(shù)兩個方面實現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)鏈路協(xié)議,并使得這種協(xié)議技術(shù)具有很好的安全性能。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鏈路協(xié)議原理和結(jié)構(gòu)

從圖1可以看出,協(xié)議實現(xiàn)的硬件單元結(jié)構(gòu)獨立,兩端都是傳輸介質(zhì),可以根據(jù)需要組合使用,既易于在用戶端實現(xiàn),也易于在交換機端實現(xiàn)。

1.1 時鐘協(xié)議

在以太網(wǎng)物理層,PCS子層以參考時鐘為基準,將MAC層來的字節(jié)流連續(xù)生成code-groups,再由PMA子層將數(shù)據(jù)和時鐘進行融合后下送至鏈路上等待接收方接收,接收方使用相同的時鐘頻率就能夠進行時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù),收到正確的報文。這就為采用特定頻率參考時鐘構(gòu)造不同于標準以太網(wǎng)傳輸速率的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議提供了可能,只要收發(fā)雙發(fā)的頻率一致、滿足精度要求,就可以實現(xiàn)鏈路同步、自協(xié)商和時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)。

一般說來,由于物理層器件最高工作頻率的限制,鏈路參考時鐘頻率只能降低,不能升高。這種方式會降低鏈路傳輸速率,但不改變報文的幀結(jié)構(gòu),實現(xiàn)簡單。與標準以太網(wǎng)鏈路傳輸速率相比,存在以下關(guān)系:

fl/fs=Bl/Bs

(1)

式中:fl是改變后的參考時鐘頻率;fs是改變前的參考時鐘頻率。Bl是改變后對應(yīng)的鏈路速率;Bs是改變前對應(yīng)的以太網(wǎng)傳輸速率。

圖1所示的結(jié)構(gòu)顯示了在整個協(xié)議硬件單元中,時鐘變換模塊與加密解密模塊協(xié)同工作時的串聯(lián)關(guān)系。

1.2 加密協(xié)議

數(shù)據(jù)加密是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息安全最可靠的技術(shù),能有效防范各種網(wǎng)絡(luò)竊聽技術(shù)。AES 算法的特點是輪變換基本一致、并行執(zhí)行效率高、加密強度大,通過查表操作和組合邏輯即可完成,因此易于FPGA實現(xiàn)。

N輪AES算法主要流程如圖2所示。加密過程包括以下步驟[3]:

(1) 給定一個明文,將狀態(tài)初始化,并進行輪密鑰加操作;

(2) 對前N-1輪中的每一輪,依次進行字節(jié)代替、行移位、列混合和輪密鑰加操作;

(3) 對N輪(最后一輪)進行字節(jié)代替、行移位和輪密鑰加操作;

(4) 將最后狀態(tài)中的內(nèi)容定義為密文輸出。

輪函數(shù)是AES算法的核心,對輪函數(shù)進行優(yōu)化可以實現(xiàn)AES算法的優(yōu)化。輪函數(shù)中的字節(jié)代替實際上是一種查表運算,其結(jié)果與字節(jié)所在的具置無關(guān);行移位只是字節(jié)在位置的調(diào)整,所以字節(jié)代替和行移位可優(yōu)化成一次查表操作。列混合中的多項式相乘操作可轉(zhuǎn)換成兩個二維數(shù)組相乘的形式,因此也可由查表操作代替。由此可知,AES算法中輪函數(shù)可以被合并成一組查表和異或操作。

圖2 AES加解密流程圖

解密過程與加密過程的區(qū)別在于輪函數(shù)次序不同,不過都可以利用代數(shù)性質(zhì)優(yōu)化成查表和異或操作。

本文采用的AES_128算法的數(shù)據(jù)和密鑰寬度為128 b,每次加密或解密需要10輪運算,用Verilog HDL語言實現(xiàn)時需要12個時鐘周期才能得出運算結(jié)果。單引擎AES算法如果需要達到千兆鏈路的速率,要求核心工作頻率至少為93.75 MHz。由于AES算法組合邏輯較多,一般中低端FPGA器件難以達到這樣的工作頻率,當鏈路速率提高時,必須采用并行AES算法。并行AES_128算法的性能與鏈路速率存在以下關(guān)系:

M×f×WCy≥Bs

(2)

式中:M為算法引擎套數(shù);f為算法核心工作頻率;W為算法數(shù)據(jù)寬度,這里為128;Cy為單次運算耗費的時鐘周期,這里為12。

2套并行AES_128引擎實現(xiàn)千兆速率報文加解密的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

千兆速率的明文加密流程如下:

(1) 每隔16拍形成一組128 b的明文寫入發(fā)送分派FIFO,實現(xiàn)時鐘域轉(zhuǎn)換;

(2) 發(fā)送明文分派邏輯將待加密的明文交替寫入加密引擎1和加密引擎2;

(3) 將2套加密引擎形成的密文進行聚合,寫入發(fā)送聚合FIFO,再次完成時鐘域轉(zhuǎn)換;

(4) 形成125 MHz/8 b的發(fā)送密文,依照千兆接口時序,送往外部鏈路。解密流程與加密流程類似。

圖3中的結(jié)構(gòu)很容易擴展,也很容易插入數(shù)據(jù)通路,以適應(yīng)不同類型、不同速率的鏈路,如POS,ATM等等。鏈路報文的幀首不能進行加密和解密運算,否則物理層芯片無法識別。

圖3 雙引擎AES_128算法并行加密解密結(jié)構(gòu)

2 協(xié)議安全性

常用的軟件捕包技術(shù)包括Sniffer,Tcpdump和Wireshark等,前提是鏈路建立連接,驅(qū)動程序才能接收到正確的報文。常用的硬件捕包技術(shù)的前提是恢復(fù)正確的鏈路時鐘和數(shù)據(jù)流,然后才能對報文進行協(xié)議分析和內(nèi)容檢查。

改變鏈路參考時鐘頻率實現(xiàn)簡單,可以有效抵御軟件捕包技術(shù),代價是降低了鏈路使用效率。鏈路加密協(xié)議可以有效抵御軟件捕包和硬件捕包技術(shù)。AES算法結(jié)構(gòu)設(shè)計采用寬軌跡策略,具有抗差分和線性密碼分析兩種特性,易于FPGA實現(xiàn)。近年來,一些差分和線性密碼分析的變體,可以成功破解輪數(shù)少的AES算法,但對于全部10輪的AES_128算法均是失敗的[4]。在現(xiàn)在和未來一段時間內(nèi),AES算法對當前攻擊手段來說都是免疫的[5]。

3 連通性和性能測試

基于以上兩種關(guān)鍵協(xié)議設(shè)計了PCI網(wǎng)卡和交換機原型,并在這些原型上進行了連通性和性能測試。

對時鐘協(xié)議的測試結(jié)果表明,無論物理層和MAC層是否在同一個芯片內(nèi)處理,也不管速率是否為100 Mb/s或1 000 Mb/s,傳輸介質(zhì)是否為光纖或雙絞線,都可以采用特定頻率參考時鐘構(gòu)造不同傳輸速率的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。

由于鏈路協(xié)議已發(fā)生改變,性能測試無法采用常規(guī)的協(xié)議測試儀器進行,只能進行對比測試。圖4和圖5表明了兩臺主機在Windows XP操作系統(tǒng)下,將鏈路置為100 MHz全雙工模式,采用文件共享方式,傳輸一個大小為6 344 184 762 B的文件,參考時鐘分別為20 MHz和標準值25 MHz時,10次傳輸?shù)慕y(tǒng)計結(jié)果。

圖4 鏈路參考時鐘為20 MHz,傳輸時間統(tǒng)計圖

圖5 鏈路參考時鐘為標準值25 MHz,傳輸時間統(tǒng)計圖

對比圖4和圖5的結(jié)果可以看出,鏈路參考時鐘降低為標準值的80%時,平均傳輸速率為標準速率的7648%,與公式(1)的結(jié)果吻合。

對雙引擎AES_128并行算法的測試結(jié)果表明,采用一片EP2C35F672C6的低端FPGA,核心工作頻率為58.3 MHz時,可以滿足1 000 Mb/s傳輸速率和最小報文間隔的要求,較好地實現(xiàn)了運算速度和成本之間的平衡。

4 結(jié) 語

與軟件捕包技術(shù)相比,硬件捕包技術(shù)接觸的數(shù)據(jù)更加低層,更難以防范。從圖1所示的結(jié)構(gòu)可以看出,借助通用的以太網(wǎng)物理層器件,FPGA完成了標準鏈路到安全鏈路之間的轉(zhuǎn)換。這種方式不改變網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),也不需要開發(fā)新的驅(qū)動程序,可重構(gòu)性好?？梢赃m應(yīng)不同層次、不同速率和不同介質(zhì)的物理層器件?？蓴U展的并行AES_128算法結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)不同體系結(jié)構(gòu)和更高速率鏈路的要求。

參考文獻

[1]趙安軍,曾應(yīng)員.網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2007.

[2]IEEE. IEEE Std 802.3 Part 3: carrier sense multiple access with collision detection(CSMA/CD) access method and physical layer specifications[S]. [S.l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2002.

[3]徐茂智,游林.信息安全與密碼學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.

[4]SPILLMAN Richard.經(jīng)典密碼學(xué)與現(xiàn)代密碼學(xué)[M].葉阮健,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2006.

[5]楊義先.現(xiàn)代密碼新理論[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[6]敖志剛.萬兆位以太網(wǎng)及其實用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.