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【關(guān)鍵詞】M2增長率,通貨膨脹率,結(jié)構(gòu)因素,輸入型因素
一、引言
近年來,我國的通貨膨脹引起了廣泛的關(guān)注,而對于通貨膨脹的成因,學(xué)術(shù)界也形成了兩派不同的觀點,一方認(rèn)為通貨膨脹主要是由貨幣因素引起的,即貨幣超發(fā)是引起通貨膨脹的主要因素。另一方則認(rèn)為非貨幣因素主導(dǎo)了我國的通貨膨脹。那么結(jié)論究竟如何還需要我們進(jìn)一步探究。
二、文獻(xiàn)綜述
對于我國通貨膨脹形成的主要原因,學(xué)術(shù)界也并未達(dá)成共識。部分學(xué)者認(rèn)為我國的通貨膨脹主要是由于貨幣超量發(fā)行所引起的。范志勇【1】(2008)基于2000 年之后超額工資增長與通貨膨脹的關(guān)系進(jìn)行檢驗, 提出貨幣供給而非超額工資增長導(dǎo)致了通貨膨脹的觀點。方勇、吳劍飛【2】(2010)基于開放宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)框架和BVAR模型發(fā)現(xiàn)貨幣超發(fā)在長期和短期均是導(dǎo)致通貨膨脹的主要原因。而另外一部分學(xué)者則提出了通貨膨脹是由非貨幣因素所導(dǎo)致的。陳彥斌(2008)認(rèn)為我國2003~2007年的通貨膨脹, 同時具有需求拉動通貨膨脹和成本推動通貨膨脹的特征, 但流動性過剩對當(dāng)前居民消費價格上漲的影響還不明顯。吳軍等(2011)【3】年采用因子分析法得出結(jié)論進(jìn)入21世紀(jì)后通貨膨脹主要是由需求層面的貨幣、信用因素拉上的。
三、研究內(nèi)容
(一)驗證費雪方程式在我國的適用性
在假定貨幣流通速度是固定不變的前提下,根據(jù)費雪方程式MV=PY,我們可以得出結(jié)論――“貨幣量(M)的增速大致等于通貨膨脹率與GDP增長率之和”。我們首先利用1994~2010年的數(shù)據(jù)來檢驗這一結(jié)論在中國的有效性。
從圖1我們可以看到從1994年我國M2增長率總是高于實際GDP增長率和通貨膨脹率之和。這與費雪方程式所得結(jié)論相悖,有些學(xué)者據(jù)此推斷中國的通貨膨脹是主要是由貨幣超發(fā)引起的,對于這一觀點,筆者認(rèn)為還需要進(jìn)一步的分析才能確定。
(二)通貨膨脹是由貨幣超發(fā)引起的嗎?
1、變動趨勢分析
首先我們來關(guān)注通貨膨脹率與M2增長率是否具有一致的變動趨勢。
通過觀察1994~2010年的通貨膨脹率和M2增長率,我們可以發(fā)現(xiàn)1994~1999這5年時間里,通貨膨脹率與M2增長率的變動趨勢較為一致,2000~2004年這種共同變動的趨勢逐漸減弱,而從2005年開始,通貨膨脹率和M2增長率的變動甚至逐漸開始出現(xiàn)背離。除此之外,我們還可以發(fā)現(xiàn)在5%以上的通脹率與M2有比較一致的變動趨勢,二者的相關(guān)系數(shù)為0.9459,;而小于5%的通貨膨脹則與M2增長率的關(guān)聯(lián)度不強(qiáng),相關(guān)系數(shù)僅為-0.084695。因此,從二者變動的相關(guān)程度,我們可以得出結(jié)論:我國近幾年的高通貨膨脹率與貨幣的超發(fā)可能并無直接的聯(lián)系。
2、理論推導(dǎo)
1)假設(shè)的驗證
根據(jù)費雪方程式可得,那么物價水平應(yīng)該同時受到貨幣的流通速度和貨幣供給的影響?!柏泿帕浚∕)的增速大致等于通貨膨脹率與GDP增長率之和”這一結(jié)論,有一個重要的基礎(chǔ)假定,就是貨幣流通速度是恒定的。但是在我國這一假定是否適用呢。
影響貨幣流通的因素主要貨幣化程度、金融市場的發(fā)展程度和儲蓄率等。首先考慮貨幣化程度,改革開放以來,我國開始由計劃經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向市場經(jīng)濟(jì),隨著私營企業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位日益提升以及城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民參與市場經(jīng)濟(jì)活動愈加頻繁,實際貨幣需求趨于上升,而貨幣流通速度在長期趨于下降。再看金融市場的發(fā)展程度,金融市場具有資金融通的作用,有助于加快貨幣的流通速度。然而長期以來,我國的金融市場發(fā)展并不健全,存在著可供投資的金融資產(chǎn)和種類較少,市場化程度不足,價格傳導(dǎo)不暢等一系列問題。除此之外,由于近年來我國的儲蓄率不斷上升,因此也從一定程度上降低了貨幣的流通速度。綜合以上分析,我們可以看到,我國的貨幣流通速度在長期中處于下降的趨勢,而這一趨勢很可能就會與貨幣供給量的增加帶來的影響相抵消,那么貨幣供給的增加就不一定會造成物價的上漲。
2)反證法
假定我國近期的通貨膨脹是由貨幣超發(fā)引起的,從理論角度出發(fā)這將會產(chǎn)生一系列的影響。我們關(guān)注這些影響是否實際發(fā)生了,來判斷這一結(jié)論的正確性。如果中國的通貨膨脹僅是由于國內(nèi)的貨幣超發(fā)所引起的,那么這就是一個純粹的貨幣現(xiàn)象。
那么我們考慮匯率決定模型,如果產(chǎn)出和需求都沒有發(fā)生改變,在長期內(nèi),價格具有彈性,貨幣供給量的增加將會導(dǎo)致價格的上升,同時會使本國貨幣貶值。但是,從圖2我們可以看到2007、2008和2010年我國的通貨膨脹率處于較高的水平,而且中國一直以來實際采取的名義錨是匯率,那么按照理論,人民幣應(yīng)該會有貶值的壓力。但是實際情況是,從2005年以來,人民幣兌美元匯率已經(jīng)升值超過了20%。另一方面,如果僅是由于國內(nèi)的貨幣供應(yīng)量過剩,那么表現(xiàn)出來的應(yīng)該是過多的貨幣追逐有限的商品,一般表現(xiàn)出來的是消費者價格指數(shù)帶動生產(chǎn)價格指數(shù)【4】。根據(jù)1994~2010年我國的消費者價格指數(shù)和生產(chǎn)價格指數(shù)的變動情況。整體來看,好像是工業(yè)品的出廠價格指數(shù)的變化要略微領(lǐng)先于居民消費者價格指數(shù)的變化,這一狀況同樣與理論分析所得的結(jié)果不同。
(三)影響我國通貨膨脹的其他因素
根據(jù)中經(jīng)網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫得到的分類價格指數(shù)來看,我們來觀察一下不同種類的商品的價格上漲情況??偟膩砜?,我國的價格水平上升具有結(jié)構(gòu)性特征,不同種類的商品在價格的變動趨勢和變動幅度上度存在著差異。在2003~2012這十年中食品、煙酒、醫(yī)療保健、住房消費這幾類的價格整體呈現(xiàn)上升趨勢,衣著以及交通與通信的消費價格則不斷的下降。而家庭設(shè)備消費價格先下降后上升,娛樂文化教育類的消費價格則經(jīng)歷了先上升后下降然后在上升的變化。不僅如此,各類產(chǎn)品價格的上漲速度也不盡相同。其中,食品價格上升幅度最為迅猛,在較高的年份升值超過了10%,住房類消費次之,上漲幅度約為4%~5%,其他各類的價格則上漲較為溫和,一般在2%左右。
1、結(jié)構(gòu)性因素。隨著全球化進(jìn)程的深入,由于在90年代到21實際初的幾年,中國的廉價勞動力這一比較優(yōu)勢較為突出,在全球工業(yè)布局進(jìn)行調(diào)整時,大量的制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移。隨著中國加工技術(shù)的日益熟練和創(chuàng)新,規(guī)模效應(yīng)的產(chǎn)生以及資源日益減少和生產(chǎn)對于資源的高度依賴性,都導(dǎo)致了工業(yè)原材料、初級產(chǎn)品相對于制成品和貿(mào)易品的相對價格變化。其中較明顯的表現(xiàn)為家電設(shè)備和交通類消費價格的下跌。其次,隨著國家對一些生產(chǎn)要素價格管制的放開以及計劃生育政策帶來的人口紅利的逐步消失,勞動力及土地資源等密集的先關(guān)部門成本激增,這集中體現(xiàn)在食品和房地產(chǎn)部門。最后中國經(jīng)濟(jì)在發(fā)展的過程中,由于主要依靠政府投資進(jìn)行拉動,存在著部分行業(yè)發(fā)展迅猛,甚至出現(xiàn)產(chǎn)能過剩,而另一部分行業(yè)無人問津,整體供給不足的不均衡狀況。這也會直接導(dǎo)致不同類商品的相對價格的改變,造成價格體系的扭曲,最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性的通貨膨脹。
2、輸入型因素
從全球來看,結(jié)構(gòu)性價格上漲并不是中國所特有的,而是全球都面臨的一個問題。首先,一直以來,如果不算我國的外匯儲備,那我國長時間處于經(jīng)常項目和資本項目雙順差的狀態(tài)下,而且我國的進(jìn)口產(chǎn)品90%以上都是以國外貨幣計價的,那么國外商品價格的上漲就很有可能引發(fā)我國整體物價水平的上升。其次,由于我國近幾年對于一些資源的需求急劇擴(kuò)張,很多都需要從國外進(jìn)口,而近幾年國際石油和原材料的幾個均出現(xiàn)了不同程度的暴漲,這些影響也將通過大宗商品的進(jìn)口傳導(dǎo)到國內(nèi),使我國的初級產(chǎn)品大幅上漲。在2003年以后,我國的通貨膨脹食品類價格上漲最為明顯,而這很可能與國際糧食價格上升和糧食減產(chǎn)由密切的聯(lián)系。最后,我們知道,經(jīng)常項目與資本項目的雙順差使人民幣面臨巨大的升值壓力,從2005年匯改以來,人民幣就開始不斷升值。根據(jù)利率平價條件,本幣的升值,將導(dǎo)致本國利率相對于以本幣表示的外國利率上升,從而導(dǎo)致大量投機(jī)性資本的流入。除此之外,為了幫助美國經(jīng)濟(jì)在金融危機(jī)之后能夠快速的復(fù)蘇,美國政府迄今為止已經(jīng)進(jìn)行了3輪量化寬松。這種行為無疑會造成全球性的流動性過剩,在美國經(jīng)濟(jì)前景尚未明朗,歐洲深陷債務(wù)危機(jī)的情況下,這些熱錢的首選就是新興市場國家。盡管我國實行了資本管制,但還是無法完全遏制國際游資流入境內(nèi),而這些資金的流入將很可能會帶來資產(chǎn)價格的上升。
三、結(jié)論
綜合以上分析,筆者認(rèn)為貨幣超發(fā)并不足以解釋我國近年來的通貨膨脹現(xiàn)象。總的來說,我國的通貨膨脹應(yīng)該是由多種因素綜合作用形成的,既有貨幣因素,同時還有結(jié)構(gòu)和國外輸入的因素。
參考文獻(xiàn):
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[2]方勇、吳劍飛:中國的通貨膨脹:一個新開放宏觀模型及其檢驗,《金融研究》,2010年第五期,13~28.
【關(guān)鍵詞】MSP430;無線傳輸;聲光報警;異地監(jiān)控
1.系統(tǒng)方案
1.1 系統(tǒng)總體方案及結(jié)構(gòu)框圖
本系統(tǒng)主要由電源模塊,控制器模塊,鍵盤模塊,外部存儲模塊,無線傳輸模塊,聲光報警模塊,顯示模塊,人體檢測模塊,煙霧檢測模塊,貴重物品檢測模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)方框圖
1.2 主要模塊方案論證與比較
1.2.1 控制器模塊
方案一:采用ATMEL公司的AT89C51作為控制核心。51單片機(jī)價格便宜,應(yīng)用廣泛,但運算速度較低,內(nèi)部資源較少,功能單一,且自身功耗相對較高,難以滿足系統(tǒng)要求。
方案二:采用16位低功耗單片機(jī)MSP430作為控制核心。它具有豐富的I/O口與外部中斷,運算速度快,為16位機(jī),而且功耗很低。
因為MSP430的功耗比51的低且其I/O口多,運算速度快,所以我們選擇方案二。
1.2.2 電源模塊
方案一:采用開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源功率大,效率高,但是紋波大,價格相對較高。
方案二:采用線性直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源制作簡單,輸出穩(wěn)定,性價比較高。
因為線性直流穩(wěn)壓電源比開關(guān)電源成本低,輸出穩(wěn)定,所以我們選擇方案二。
1.2.3 鍵盤模塊
方案一:采用獨立式按鍵。此類鍵盤采用獨立鍵盤掃描方式,電路設(shè)計簡單,編程相對容易,但對單片機(jī)資源占用較多,不利于系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)。
方案二:采用4*4矩陣式鍵盤輸入。矩陣鍵盤為行列掃描方式,在按鍵較多時可以大大節(jié)省I/O接口,控制方便,有利于實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。
因為4*4矩陣式鍵盤比獨立式按鍵節(jié)省單片機(jī)I/O接口,所以我們選擇了方案二。
1.2.4 顯示模塊
方案一:采用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示具有亮度高,顏色鮮艷,易于觀察,可實時動態(tài)顯示,采用CH451驅(qū)動可以大量減少占用的I/O口。但缺點是只能顯示有限的數(shù)字和符號,即顯示信息量小,顯示內(nèi)容單一。
方案二:采用128X64點陣LCD液晶顯示。LCD液晶可輕松實現(xiàn)字母、漢字、圖像等的顯示,控制簡單,可以實現(xiàn)人性化、動態(tài)化的顯示,使顯示內(nèi)容更加豐富,人機(jī)交互更加容易。
鑒于LCD強(qiáng)大的顯示功能,我們選擇了方案二。
1.2.5 外部存儲模塊
采用可電擦除可編程只讀存儲器AT24C02。AT24C02接線簡單,修改數(shù)據(jù)靈活,且斷電后數(shù)據(jù)不會丟失,故得到了廣泛的應(yīng)用。
1.2.6 無線傳輸模塊
方案一:采用PT2262/2272編解碼芯片。PT2262/2272傳輸距離近,信號傳輸速度慢,數(shù)據(jù)編碼方式單一。
方案二:采用nRF905無線收發(fā)器。nRF905無線收發(fā)芯片具有功耗低、控制簡單、可自動處理字頭和CRC校驗等優(yōu)點,其片內(nèi)硬件可自動完成曼徹斯特編碼/解碼,使用SPI接口與微控制器通信,配置非常方便。
因為nRF905無線收發(fā)器傳輸速度快,傳輸距離遠(yuǎn),所以我們選用方案二。
1.2.7 貴重物品檢測模塊
方案一:采用聲磁防盜系統(tǒng)。聲磁系統(tǒng)的特性是防盜檢測率高、幾乎零誤報、不受金屬錫箔紙屏蔽、抗干擾性好、保護(hù)的出口寬(單套系統(tǒng)最寬可保護(hù)4米)。且只需在貴重物品上貼張標(biāo)簽即可,簡單方便可行。
方案二:GPS追蹤器。把主機(jī)設(shè)備放在宿舍里,把從機(jī)固定在貴重物品上,當(dāng)主從距離超過一定距離時,主從設(shè)備均會報警,且主機(jī)會把這一信息立即發(fā)送到手機(jī)卡里。雖然功能夠?qū)崿F(xiàn),但成本太高。
方案二成本高,對比來說,方案一優(yōu)于方案二,所以我們選擇方案一。
1.2.8 聲光報警模塊
為區(qū)分人體與煙霧檢測和提示鎖門兩項報警功能,本設(shè)計分為兩種報警方式。當(dāng)檢測到人和煙霧時采用蜂鳴器和LED進(jìn)行聲光報警,當(dāng)檢測到宿舍無人時采用語音報警。
1.2.9 煙霧檢測模塊
方案一:采用離子式煙霧傳感器HIS-07。該離子式煙霧傳感器需要用1014NM以上阻抗的儀表或IC集成電路(Mc14467/14468/145018)檢測輸出電壓,普通的儀表會造成檢測結(jié)果的不準(zhǔn)確,這樣使得成本增高。
方案二:采用自制煙霧傳感器。用兩對紅外對管,一個運算放大器和幾個電阻即可,電路簡單,成本低。
雖然方案一與方案二都能實現(xiàn)設(shè)計要求,但方案一成本高,所以我們選用方案二。
1.2.10 人體檢測模塊
方案一:采用集成運算放大器處理熱釋電的輸出信號。電路設(shè)計簡單,容易實現(xiàn),但檢測距離達(dá)不到5米。
方案二:采用熱釋電專用處理芯片BISS0001處理輸出信號。它的檢測距離能達(dá)到5米以上,且工作穩(wěn)定。
由于題目要求檢測距離需達(dá)到5米以上,而方案二滿足要求,所以我們選擇方案二。
2.理論分析與計算
本作品在設(shè)計上主要運用負(fù)反饋放大原理,其理論計算可歸結(jié)為以下:
若以Xi為輸入量,Xf為反饋量,X'i為凈輸入量,Xi0為輸出量。運用負(fù)反饋計算公式,以上幾個變量的關(guān)系可表示為:X'i=Xi-Xf,因此負(fù)反饋的放大倍數(shù)為:,則反饋系數(shù)為:,放大倍數(shù)為:,綜上可得:,AF為負(fù)反饋電路的環(huán)路放大倍數(shù)。
BISS0001為紅外傳感信號處理器,內(nèi)設(shè)延時時間定時器和封鎖時間定時器,結(jié)構(gòu)新穎,穩(wěn)定可靠,調(diào)節(jié)范圍寬。其輸出延時時間為Tx=49152×R1×C1(R1、C1為芯片3、4管腳的外接電阻和電容),觸發(fā)封鎖時間為Ti=24×R2×C2(R2、C2為芯片5、6管腳的外接電阻和電容)。
根據(jù)以上理論分析和計算公式可設(shè)計人體紅外檢測靈敏度調(diào)節(jié)和檢測距離的調(diào)節(jié)以及煙霧傳感器的靈敏度設(shè)計。
3.電路與程序設(shè)計
3.1 電路設(shè)計
系統(tǒng)總體電路圖見附錄,各模塊電路設(shè)計如下。
3.1.1 控制器模塊
采用MSP430單片機(jī),其最小系統(tǒng)原理圖如圖2所示。
圖2 MSP430最小系統(tǒng)原理圖
3.1.2 電源模塊
采用線性直流穩(wěn)壓電源,其原理圖如圖3所示。
圖3 直流穩(wěn)壓電源原理圖
圖4 鍵盤原理圖
3.1.3 鍵盤模塊
采用4*4矩陣鍵盤,其原理圖如圖4所示。
3.1.4 外部存儲模塊
采用AT24C02,其原理圖如圖5所示。
圖5 外部存儲原理圖
3.1.5 無線傳輸模塊
采用nRF905無線收發(fā)模塊,其原理圖如圖6所示。
圖6 無線收發(fā)原理圖
3.1.6 聲光報警模塊
采用蜂鳴器、LED和ISD4002語音收發(fā)芯片,其原理圖如圖7所示。
圖7 聲光報警原理圖
3.1.7 煙霧檢測模塊
采用自制煙霧傳感器,其原理圖如圖8所示。
圖8 煙霧檢測原理圖
3.2 程序設(shè)計
通過人體檢測模塊和煙霧檢測模塊產(chǎn)生的上升沿電平來觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷,從而達(dá)到感應(yīng)人體和檢測煙霧的功能。通過矩陣鍵盤掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。宿舍與宿舍之間采用異步通信模式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,宿舍和監(jiān)控中心采用無線通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其他模塊均采用單片機(jī)普通的輸入和輸出功能。其程序流程圖如圖10所示。
4.系統(tǒng)測試與結(jié)果分析
4.1 測試儀器
測試儀器包括數(shù)字萬用表、MSP430開發(fā)板、秒表、直流穩(wěn)壓電源、雙通道數(shù)字示波器等。
圖10 程序流程圖
4.2 測試項目
測試項目主要包括以下內(nèi)容:熱釋電紅外傳感器觸發(fā)時間(靈敏度)測試、熱釋電紅外傳感器檢測范圍測試、煙霧傳感器靈敏度測試。
4.3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析
4.3.1 熱釋電紅外傳感器觸發(fā)時間(靈敏度)測試
通過調(diào)節(jié)BISS0001的RR2和RC2的值來確定最佳靈敏度。經(jīng)過反復(fù)測試最終選定RR2和RC2乘積為500時為最佳選擇,所以我們選用RR2=5.1KΩ,RC2=0.1μF。
4.3.2 熱釋電紅外傳感器檢測范圍測試
熱釋電紅外傳感器檢測范圍主要是在傳感器加菲涅爾透鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行測試,通過調(diào)節(jié)BISS0001第12管腳負(fù)反饋電阻來實現(xiàn)。
4.3.3 煙霧傳感器靈敏度測試
煙霧傳感器靈敏度測試主要是先確定在煙霧濃度為1000ppm的前提下,通過調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管的限流電阻來實現(xiàn)。根據(jù)測試數(shù)據(jù),最終確定限流電阻在4.7KΩ左右為最佳。
5.小結(jié)
通過對本產(chǎn)品各項性能的調(diào)試與測試,可以通過MSP430單片機(jī)、無線傳輸、聲光報警、外部存儲、煙霧檢測、人體檢測、貴重物品檢測、鍵盤、顯示等電路,較好地實現(xiàn)了智能、自動監(jiān)視宿舍的功能。
參考文獻(xiàn)
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基金項目:2013年高校國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201310448021)。
作者簡介:
關(guān)鍵詞:防火; 防盜; 傳感器; RS 485總線
中圖分類號:TN915.08-34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1004-373X(2011)17-0141-03
Intelligent Fireproof and Theftproof Alarm System for Dormitorys
WANG Zhi-qiu
(College of Mechanical and Electrical Engineering, QAU, Qingdao 266109, China)
Abstract: According to present situation of fireproof and theftproof alarm system for dormitorys and in order to solve the remaining main questions, a intelligent fireproof and theftproof alarm system based on RS485 bus is proposed for dormitorys. The photoelectric smoke sensor, infrared sensor and pyroelectric sensor are adopted as detection elements. The 32-bit ARM7TDMI-S CPU micro-controller LPC2103 produced by Philips Company is taken as a processor of the host machine, and STC89C52 as the processor of the slave machines. MAX485 transceiver chip is employed to complete intelligent alarm function. It reduced the false-alarm rate and enhanced the reliability of the whole system.
Keywords: fireproof; theftproof; sensor; RS 485 bus
0 引 言
現(xiàn)如今在學(xué)校的寢室里,學(xué)生貴重物品被盜、由于學(xué)生過失而引起著火等事故時有發(fā)生,這些都是一直以來困擾著學(xué)生、學(xué)工以及學(xué)校保衛(wèi)處的“大問題”。傳統(tǒng)的防范措施存在很大的弊端,比如當(dāng)事故發(fā)生時,防護(hù)鐵門、鐵欄桿就會成為主人逃生的最大障礙。而采用智能防火防盜報警系統(tǒng),便能很好地解決此類問題了。但是市場上防火防盜系統(tǒng)價格對大學(xué)生來講過高,本系統(tǒng)便是針對大學(xué)宿舍,從低成本的角度來設(shè)計制作的。
1 系統(tǒng)組成及工作原理
本系統(tǒng)通過一個監(jiān)控室和兩個宿舍來模擬,通過RS 485總線來實現(xiàn)通信??紤]到現(xiàn)實中監(jiān)控室要能監(jiān)控整棟宿舍樓,因此采用功能強(qiáng)大的ARM7芯片LPC2103作為主機(jī)控制芯片,從機(jī)采用價格低廉的51系列單片機(jī)作為控制芯片。宿舍中采用熱釋電傳感器對人體進(jìn)行檢測,煙霧傳感器實現(xiàn)煙火檢測,紅外傳感器實現(xiàn)對宿舍進(jìn)出人員數(shù)量的檢測,主機(jī)通過RS 485總線對從機(jī)實時監(jiān)控,當(dāng)有異常出現(xiàn)時,宿舍和監(jiān)控室的報警裝置會同時響起,只有本宿舍成員在本宿舍通過輸入從機(jī)的密碼才可解除報警狀態(tài)。系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2 硬件電路設(shè)計及相關(guān)理論分析
防火防盜智能報警系統(tǒng)硬件主要由七大部分組成:主機(jī)部分處理器電路,從機(jī)部分處理器電路,傳感器檢測電路部分,聲光報警電路, RS 485總線接口電路,鍵盤接口電路及顯示電路。
2.1 傳感器檢測及聲光報警電路
傳感器模塊由熱釋電傳感器、煙霧傳感器MQ211和紅外傳感器組成。
煙霧傳感器的內(nèi)部電阻是隨著煙霧的濃度的變化而變化,因此要將其轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號,在此通過電壓比較器LM339和幾個相應(yīng)的分壓電阻構(gòu)成,具體電路設(shè)計如圖2所示。在通電狀態(tài)下測得傳感器的內(nèi)阻是130 kΩ左右,在煙霧較濃時內(nèi)阻為6 kΩ左右,在無煙時比較器的負(fù)端輸入為2.5 V左右,正端為1.2 V左右,有煙霧時負(fù)端為2.5 V,正端為3~5 V,此電路能很好地實現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。熱釋電紅外傳感器采用RE200B和信號處理元件BISS0001及少量外接元件組成,電路如圖3所示。
紅外傳感器電路由紅外發(fā)射二極管及1838B組成,用單片機(jī)來檢測兩個傳感器低電平的先后順序來判斷人的進(jìn)出情況。其原理如圖4所示。聲光報警模塊由蜂鳴器、(紅,綠)發(fā)光二極管和NPN型三極管驅(qū)動電路組成,具體電路圖如圖5所示。
2.2 RS 485通信電路
本模塊采用用于RS 485與RS 422通信的低功耗、限擺率收發(fā)器MAX485。MAX485的驅(qū)動器擺率不受限制,可以實現(xiàn)最高2.5 Mb/s的傳輸速率。
3 軟件程序設(shè)計
該系統(tǒng)軟件部分主要完成了系統(tǒng)及各個模塊初始化、警情信號檢測(火警/盜情)、系統(tǒng)設(shè)置、RS 485總線協(xié)議及聲光報警的程序設(shè)計。具體的程序流程圖如圖6,圖7所示。
4 通信協(xié)議
在RS 485總線通信系統(tǒng)中,由于供電、空間噪聲以及傳輸路徑等因素的影響,數(shù)據(jù)傳播過程中很容易受到干擾或者信號衰減,造成通信失敗,因而需要設(shè)計一種傳輸協(xié)議,保證在這種不可靠的物理鏈路上建立起可靠的數(shù)據(jù)連接。本系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集器與監(jiān)控室主機(jī)是一個簡單的多點對一點通信。
4.1 波特率設(shè)置及通信方式的選擇
考慮到RS 485總線自身的特點并兼顧到數(shù)據(jù)通信的速度和穩(wěn)定性,波特率選擇2 400 b/s,這樣可以傳輸更遠(yuǎn)的距離。由于通信是多對一的關(guān)系,串口選擇工作方式3。
4.2 數(shù)據(jù)校驗方式的確定
使用RS 485總線通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時,很容易遇上干擾,使傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生改變,從而導(dǎo)致傳輸錯誤。考慮到系統(tǒng)的實際要求,本設(shè)計采用8位的CRC(循環(huán)冗余校驗)校驗方式。
CRC校驗和的計算是一種循環(huán)計算。從數(shù)學(xué)角度看,CRC校驗和是用生成多項式(算法規(guī)則)去除一個多項式(由數(shù)據(jù)塊表示),CRC校驗為相除后所得的余項。CRC校驗是對要傳送的一個數(shù)據(jù)塊附加一些校驗位,這些校驗位(CRC校驗位)由該數(shù)據(jù)塊算出,并隨同數(shù)據(jù)塊一并傳送。在接收端,對收到的數(shù)據(jù)塊重新按規(guī)定的算法計算CRC校驗和,從而可以判別數(shù)據(jù)傳輸過程是否出錯。
【關(guān)鍵字】軌道交通;消火栓
Analysis of hydrant layout in underground rail stations
Rui Daoqiang
(College of Environmental Science and Engineering,Tongji University,Shanghai,200092)
Abstract: The full water column and protection radius of hydrants is calculated and the comparison analysis of several layouts of hydrants is carried out to optimize the locations of hydrants. The optimal layout of hydrants in different subway stations is summarized in this paper.
Key words: urban rail transit; hydrant
引 言
《地鐵設(shè)計規(guī)范》28.3.8 地鐵室內(nèi)消火栓的設(shè)置應(yīng)符合下列要求:[1]:
1)消火栓的布置應(yīng)保證每個防火分區(qū)同層有兩只水槍的充實水柱同時到達(dá)室內(nèi)任何部位;
2)消火栓的間距應(yīng)按計算確定,但單口單閥消火栓不應(yīng)超過30m,雙口雙閥消火栓不應(yīng)超過50m。地下區(qū)間隧道(單洞)內(nèi)消火栓的間距不應(yīng)超過50m。人行通道內(nèi)消火栓間距不應(yīng)超過30m;
實際布置時,地下車站和地下區(qū)間消火栓系統(tǒng)從兩路進(jìn)水管上各接出1根DN150消防干管,在車站縱向和橫向分別連通形成環(huán)狀供水管網(wǎng)。地下區(qū)間每條隧道分別從地下車站消火栓環(huán)狀管網(wǎng)上引入一根消火栓給水干管,沿隧道一側(cè)布置,使地鐵車站和區(qū)間形成環(huán)狀消防供水管網(wǎng)。站廳層一般采用單栓消火栓,站臺層公共區(qū)采用雙栓消火栓。如下圖所示:
圖1 揚水管從泵房頂部出地面
Fig.1
站廳層公共區(qū)消火栓的布置間距,和消火栓的保護(hù)半徑R及站廳層寬度B有關(guān),應(yīng)通過計算確定。本文通過對站廳公共區(qū)幾種不同的消火栓布置方式的對比分析,選擇出最經(jīng)濟(jì)、合理、簡單的方案。
1、消火栓保護(hù)半徑計算
1.1消火栓充實水柱計算
消火栓充實水柱按照下面幾種方法計算或取值,取其中最大值:
1)根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施(2OO9年版)給水排水》7.1.5,按下列公式計算[2]:
式中:Sk-水槍的充實水柱長度(m);
H1-室內(nèi)最高著火點離地面高度(m);
H2-水槍噴嘴離地面高度(m),一般為1m;
α-水槍上傾角(°)
地鐵車站站廳層的高度一般為4500mm,則計算出
Sk=(4.5-1)/sin(45°)=4.95m
2)根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》[1]28.3.8條要求,地下車站水槍充實水柱長度不應(yīng)小于10m。
3)根據(jù)水槍最小出流量計算。公共區(qū)消火栓箱栓口直徑為DN65,采用L=25m纖維襯膠水龍帶,水槍噴嘴為?19,每支水槍的最小出流量為5l/s。查《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施(2OO9年版)給水排水》表7.1.5-3“水槍充實水柱、壓力和流量”[2]可得到Sk=11.45米。
4)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[3]7.4.12 室內(nèi)消火栓栓口壓力和消防水槍充實水柱,應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1) 高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8m的民用建筑等場所,消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35MPa,且消防水槍充實水柱應(yīng)按13m計算;其他場所,消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.25MPa,且消防水槍充實水柱應(yīng)按10m計算。
根據(jù)以上4種結(jié)果,地下車站消火栓充實水柱取10m。
1.2消火栓保護(hù)半徑計算
根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》10.2.1,消火栓的保護(hù)半徑按照下列公式計算:[3]
式中:R-消火栓保護(hù)半徑(m);
k-水帶彎曲折減系數(shù),宜根據(jù)水帶轉(zhuǎn)彎數(shù)量取0.8~0.9,本例中取0.8;
Ld-水龍帶長度(m),本例中取25m ;
Ls― 水槍充實水柱長度在平面上的投影長度(m )。當(dāng)水槍傾角為45°時,Ls= 0.71Sk;
Sk-水槍充實水柱長度(m),取10m。
則R=0.8×25+10×0.71=27.1(m)。。
1.3消火栓布置間距計算
要求相鄰兩支水槍的充實水槍同時到達(dá)室內(nèi)任何部位時,消火栓的間距應(yīng)按下列公式計算:
式中:S――消火栓間距,m;
R――消火栓保護(hù)半徑,m;
b――消火栓最大保護(hù)寬度。
2、消火栓布置形式分析
根據(jù)車站寬度B不同,消火栓分以下幾種布置方式。如圖2~5所示:
圖2 站廳層公共區(qū)消火栓布置方式(一)
圖3站廳層公共區(qū)消火栓布置方式(二)
圖4站廳層公共區(qū)消火栓布置方式(三)
圖5站廳層公共區(qū)消火栓布置方式(四)
方式(一)中,車站寬度B大于消火栓保護(hù)半徑R,消火栓必須分2排布置,消火栓的保護(hù)寬度取車站寬度的一半,即b=B/2。當(dāng)車站的寬度B小于消火栓的保護(hù)半徑R時,消火栓的最大保護(hù)寬度b可以為B/2,如方式(二);也可以為B,如方式(三)和方式(四)。
3、車站消火栓布置方式分析
從以上分析可知,消火栓的布置方式與車站的寬度B有關(guān)。我們可以找出這4種布置方式中B的臨界值,依此來選擇最優(yōu)的方式進(jìn)行布置。
方式(一)和(二)中,消火栓的布置間距為:
方式(三)和(四)中,消火栓的布置間距為:
假設(shè)公共區(qū)的長度為L=100m,站臺寬度B取整(從10m取到32m),消火栓的數(shù)量N取整,通過試算得出如下結(jié)果:
寬度 長度 保護(hù)間距 數(shù)量 數(shù)量
B L S1,2 S3,4 N1,2 N3,4
m m m m 個 個
8 100 26.8 25.89 10 5
9 100 26.72 25.56 10 5
10 100 26.63 25.19 10 5
11 100 26.54 24.77 10 5
12 100 26.43 24.3 10 5
13 100 26.31 23.78 10 5
14 100 26.18 23.2 10 5
15 100 26.04 22.57 10 5
16 100 25.89 21.87 10 6
17 100 25.73 21.1 10 6
18 100 25.56 20.26 10 6
19 100 25.38 19.32 10 6
20 100 25.19 18.29 10 6
21 100 24.98 17.13 10 7
22 100 24.77 15.82 10 7
23 100 24.54 14.33 10 8
24 100 24.3 12.59 10 9
25 100 24.04 10.46 10 11
26 100 23.78 7.64 10 14
27 100 23.5 2.33 10 44
28 100 23.2 10
29 100 22.89 10
30 100 22.57 10
31 100 22.23 10
32 100 21.87 12
4、車站消火栓布置方式選擇
B型車島式車站公共區(qū)的一般剖面如下圖所示:
圖6站廳層公共區(qū)消火栓布置方式(四)
Fig.6
通過上表計算結(jié)果可以看出,當(dāng)車站寬度B>25m時,消火栓的保護(hù)寬度取車站寬度的一半比較經(jīng)濟(jì)合理。
標(biāo)準(zhǔn)單島式地下車站的站臺寬度一般取8米~14米,加上兩側(cè)隧道的寬度,公共區(qū)總寬度大概在15米~21米之間,可選用方式(三)和(四)布置。
多島式地下車站,至少還需要再加上一島和一個隧道的寬度,公共區(qū)總寬度至少在25米以上,采取方式(一)和(二)。
結(jié)語
地下車站消防環(huán)網(wǎng)一般站廳層水平成環(huán),站臺層豎向成環(huán)。因此對于標(biāo)準(zhǔn)島式地下車站來說,消火栓應(yīng)參照方式(三)錯開布置更為合理。對于多島式站臺來說,錯開式布置已經(jīng)不能滿足充實水柱的覆蓋要求,應(yīng)采用方式(一)和(二)布置。
由于篇幅有限,本文只選取了簡單的島式站臺進(jìn)行了分析,對于側(cè)式及島-側(cè)式車站,可以根據(jù)同樣的計算方法進(jìn)行對比分析后選擇合適的消火栓布置方式。
參考文獻(xiàn):
[1] GB 50015-2003,建筑給水排水設(shè)計規(guī)范[S].
涉及5個方向技術(shù)研發(fā)
據(jù)介紹,“城市軌道交通運輸組織、控制及保障一體化關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)研制”項目,以城市軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、一體化、國產(chǎn)化為目標(biāo),重點研發(fā)城軌交通網(wǎng)絡(luò)化運輸組織、城軌交通路網(wǎng)運營安全保障、新一代城軌交通列車運行控制、城軌交通基礎(chǔ)設(shè)施全息化移動檢測與運維、城軌列車運行狀態(tài)全息檢測與故障診斷等5個方向的系統(tǒng)技術(shù),研制出一批城軌交通運營管理、運行控制、安全保障的技術(shù)系統(tǒng)及裝備。
城軌交通設(shè)施安全狀態(tài)檢測、預(yù)警與維保系統(tǒng),由城軌交通設(shè)施安全狀態(tài)檢測、車載綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)警、主動維保支持等3大系統(tǒng)構(gòu)成。城軌路網(wǎng)運營安全綜合監(jiān)控分析與應(yīng)急處置系統(tǒng),針對網(wǎng)絡(luò)化運營模式,實現(xiàn)了全網(wǎng)多層級的安全狀態(tài)分析以及協(xié)同應(yīng)急處置功能,提高了應(yīng)急處置效率和路網(wǎng)安全性。該研究形成的關(guān)鍵技術(shù),正在支撐北京城軌路網(wǎng)指揮中心二期信息中心建設(shè)。城軌交通列車運行狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)有利于提高列車運營安全水平,降低軌道交通維修管理成本。
部分成果投入使用
目前,項目部分研發(fā)設(shè)備已經(jīng)進(jìn)行安裝,即將進(jìn)入試運行階段。
1.1 設(shè)備概況
包頭第三熱電廠2×300mW機(jī)組是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的型號為C300\227-16.7\0.35\537\537的亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽,抽汽凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠生產(chǎn)的型式為 QFSN-300-2-20B的水、氫、氫 冷發(fā)電機(jī)組 。
1.2 工作原理
本廠汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng),該系統(tǒng)總體的功能就是對汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥進(jìn)行控制,加以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。該系統(tǒng)有三部分組成:EH油供油部分;執(zhí)行機(jī)構(gòu);危急遮斷部分,這部分通過危急遮斷隔離閥組與控制操作部分相連接,危急遮斷隔離閥組提供了油與EH油之間的一個接口。調(diào)節(jié)系統(tǒng)用來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率,以及對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制(OPC)和保護(hù)(AST). 機(jī)械式超速保護(hù):動作轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的110%~111%(3 300r/min~3 330r/min),此時危急遮斷器的飛環(huán)擊出,打擊危急遮斷器裝置的撐鉤,使撐鉤脫扣,機(jī)械遮斷機(jī)構(gòu)使遮斷隔離閥組的機(jī)械遮斷閥動作,將高壓保安油的排油口打開,泄掉高壓保安油??焖訇P(guān)閉各主汽、調(diào)節(jié)閥門,遮斷機(jī)組進(jìn)汽。調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)由危急遮斷器、危急遮斷器裝置、遮斷隔離閥組、機(jī)械遮斷機(jī)構(gòu)、手動停機(jī)機(jī)構(gòu)、復(fù)位試驗閥組、機(jī)械停機(jī)電磁鐵和導(dǎo)油環(huán)等組成,見圖1。油經(jīng)復(fù)位試驗閥組(1YV)進(jìn)入危急遮斷器裝置活塞腔室,接受復(fù)位試驗閥組(1YV)的控制;透平油壓力油經(jīng)復(fù)位試驗閥組(2YV),從導(dǎo)油環(huán)進(jìn)入危急遮斷器腔室,接受復(fù)位試驗閥組(2YV)的控制。手動停機(jī)機(jī)構(gòu)、機(jī)械停機(jī)電磁鐵、遮斷隔離閥組、通過機(jī)械遮斷機(jī)構(gòu)與危急遮斷器裝置相連,高壓保安油通過遮斷隔離閥組與油源無壓排油管相油管相連。
2 油系統(tǒng)概述
汽輪機(jī)油系統(tǒng)的作用是給汽輪發(fā)電機(jī)的支持軸承、推力軸承和盤車裝置提供,為發(fā)電機(jī)氫密封系統(tǒng)供油,以及為操縱機(jī)械超速脫扣裝置供油。油系統(tǒng)由汽輪機(jī)主軸驅(qū)動的主油泵,冷油器、頂軸油裝置、盤車裝置、排煙系統(tǒng)、油箱、交流油泵、油位指示器、油位開關(guān)以及各種控制裝置和連接管道、閥門、逆止閥、各種監(jiān)測儀表等構(gòu)成。汽輪機(jī)油系統(tǒng)故障,處理不及時或不正確,都有可能造成汽輪發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?fù)p壞,汽輪機(jī)油系統(tǒng)故障分析及對策油系統(tǒng)是汽輪機(jī)的重要組成部分,其工作狀況直接影響到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運行。
汽輪機(jī)油系統(tǒng)采用主油泵-射油器供油方式。主油泵由汽輪機(jī)主軸直接驅(qū)動,其出口壓力油驅(qū)動射油器投入工作。油系統(tǒng)主要用于向汽輪發(fā)電機(jī)組各軸承提供油;向危機(jī)遮斷裝置供油;向發(fā)電機(jī)氫密封空側(cè)提供密封用油以及為頂軸裝置中油泵提供充足的 油源。系統(tǒng)工質(zhì)為L-TSA32汽輪機(jī)油。
排煙風(fēng)機(jī)的作用:系統(tǒng)配有兩臺排煙裝置,它將排煙風(fēng)機(jī)與油煙分離器合為一體,上部為單級單吸立式風(fēng)機(jī),下部為圓筒式結(jié)構(gòu)油煙分離器。用于使軸承箱回油管及油箱建立微真空,以保證回油暢通,油煙無外溢,保證油系統(tǒng)安全、可靠。油箱及回油系統(tǒng)中的煙氣經(jīng)排煙風(fēng)機(jī)抽出,排向大氣,同時在整個回油管路和油箱內(nèi)建立一定負(fù)壓,有利于回油快速流回油箱,避免油或油煙向外溢,使整個油系統(tǒng)處于安全狀態(tài)下工作;油系統(tǒng)在運行過程中,少部分油蒸發(fā)為油霧,這些油霧積聚在油箱內(nèi)及軸承箱與回油管道中,如果油霧壓力過高,輕者通過軸封漏入廠房,如處理不及時當(dāng)正壓積聚到一定值時將對危急遮斷器產(chǎn)生威脅;油系統(tǒng)啟動前先啟排煙風(fēng)機(jī),機(jī)組運行時,排煙風(fēng)機(jī)必須連續(xù)運行,只有當(dāng)機(jī)組完全停止以后,油泵停止工作以后,才能停止工作。
3 機(jī)組跳機(jī)經(jīng)過
事故異常概況:當(dāng)日機(jī)組負(fù)荷245mW,AGC投入,RB功能投入,煤量117T/h,給水流量751 T/h,凝汽器真空-83.28kPa,主控指令70%,主汽溫度537.4℃,主汽壓力15.44MPa,再熱汽溫536.4℃,再熱汽壓2.57MPa,汽包水位1.61mm,汽動給水泵運行,電動給水泵A主B備,搶水聯(lián)鎖投入,A、B、C、E四臺磨組運行,D磨列備, A、B引、送風(fēng)機(jī)運行正常,密封風(fēng)機(jī)運行正常,其他機(jī)、電、爐輔機(jī)設(shè)備運行參數(shù)正常。運行中機(jī)組前箱四個人孔蓋周圍先后出現(xiàn)油氣滲出,集控畫面顯示系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常,隨后就地檢查主油箱排煙風(fēng)機(jī),發(fā)現(xiàn)從風(fēng)機(jī)軸頸處有水流出,在找設(shè)備排水的期間,機(jī)組突然甩負(fù)荷到零,發(fā)電機(jī)程序逆功率保護(hù)動作,#2發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列,廠用電快切動作,啟備變接帶廠用電,鍋爐MFT,首出汽輪機(jī)跳閘,查汽輪機(jī)跳閘首出畫面,汽輪機(jī)跳閘無首出原因。
4 原因分析
主油箱排煙風(fēng)機(jī)油煙分離罐滿水后,導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)壓建立不起,造成系統(tǒng)煙氣回流不暢,前箱內(nèi)逐漸成正壓后,將危急遮斷器動作造成機(jī)組跳閘。
5防范措施
1)各排煙風(fēng)機(jī)油水分離罐應(yīng)定期做好排水工作;2)完善技術(shù)措施 加強(qiáng)油務(wù)監(jiān)督;3)加強(qiáng)對汽輪機(jī)油系統(tǒng)的管理和定期檢查及維護(hù);4)制訂汽輪機(jī)油系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)異常時的應(yīng)急處理辦法;5)對排煙風(fēng)機(jī)油氣分離罐排污管道進(jìn)行改造,使罐內(nèi)有積油、積水時可快速排除。
6 結(jié)論
油系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組十分重要的一個系統(tǒng),就好像血液系統(tǒng)對人類一樣的重要。對油系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的各種問題及大小事故,及時總結(jié)分析以防止同樣事故再次發(fā)生是十分必要的。油系統(tǒng)故障造成的損失是很大的,教訓(xùn)也是深刻的,如何減少和避免事故的發(fā)生,關(guān)鍵是要抓好定期工作,另外,運行管理也不可放松,要從每一個環(huán)節(jié)深入細(xì)致地抓起,疏忽了任意一個環(huán)節(jié)都有可能造成事故的發(fā)生,并帶來不必要的損失。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:外匯儲備;通貨膨脹;傳導(dǎo)機(jī)制;中國異象
中圖分類號:F822.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-3890(2011)03-0058-05
一、引言與文獻(xiàn)回顧
近年來,由于貿(mào)易順差、外商直接投資、匯率體制、人民幣升值預(yù)期等因素的共同作用,中國的外匯儲備一直處于高速增長狀態(tài)。截至2009年底,中國的官方外匯儲備已高達(dá)23991.52億美元,穩(wěn)居世界第一位。理論上講,外匯儲備的增加一方面增強(qiáng)了中國國家競爭力,提高了國際地位,而另一方面促使基礎(chǔ)貨幣的被動投放,加大了潛在的通貨膨脹壓力。這一觀點得到不少學(xué)者的支持。Khan(1979)、Mohsen和Janardhanan(1997)考察了外匯儲備與通貨膨脹長期之間的關(guān)系,認(rèn)為“長期看外匯儲備與通貨膨脹是正相關(guān)的”,這種觀點得到中國部分學(xué)者的認(rèn)同。謝平、張曉樸(2002)認(rèn)為,外匯占款是構(gòu)成貨幣供給的重要部分,是造成20世紀(jì)90年代通貨膨脹的直接原因之一;封建強(qiáng)、袁林(2000)t*認(rèn)為,長期外匯儲備增加會引起貨幣投放,從而引起物價上漲;方先明、裴平、張誼浩(2006)也考察了通貨膨脹和外匯儲備的關(guān)系,通過對2001年第一季度至2005年第二季度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行實證檢驗后發(fā)現(xiàn),2001年后中國的外匯儲備增加具有明顯的通貨膨脹效應(yīng);趙振全、劉柏(2006)通過VAR模型和方差分解實證得出外匯儲備通過外匯占款途徑對通貨膨脹產(chǎn)生影響,最終影響宏觀經(jīng)濟(jì)的運行。然而,就中國物價水平的變動趨勢來看,顯然它并未隨著外匯儲備的增加而呈現(xiàn)趨勢性的上漲。戴根有(1994)從1994年外匯儲備大幅增加的原因人手,從現(xiàn)金投放、存款貨幣的角度指出外匯儲備增加并不構(gòu)成當(dāng)時中國通貨膨脹的原因;夏斌、廖強(qiáng)(2001)的研究也表明外匯占款并不一定會影響一國的通貨膨脹水平,通貨膨脹由很多其他因素決定;劉榮茂、黎開顏(2005)在《中國外匯儲備對通貨膨脹影響的實證分析》中指出,1981-1996年通貨膨脹指標(biāo)的波動與外匯儲備數(shù)量的變動并沒有明顯的關(guān)系,外匯儲備的變動并不是通貨膨脹波動的原因之一。
無論是支持者或是反對者,在分析通貨膨脹與外匯儲備的關(guān)系時,都遵循了如下的思路:外匯儲備的增減導(dǎo)致外匯占款的變化,從而使貨幣供應(yīng)量發(fā)生變動,并最終影響物價。本文則認(rèn)為,外匯儲備的增加雖會加大一國潛在通貨膨脹壓力,但是否必然引發(fā)通貨膨脹則取決于由外匯儲備所導(dǎo)致的貨幣供應(yīng)量增加是否進(jìn)入流通環(huán)節(jié),這受到外匯儲備來源結(jié)構(gòu)的影響。本文下面的安排為:第二部分對外匯儲備與通貨膨脹理論關(guān)系的傳統(tǒng)觀點進(jìn)行闡述;第三部分結(jié)合中國的現(xiàn)狀,指出傳統(tǒng)分析對中國現(xiàn)象的不適用性;第四部分從中國外匯儲備的主要來源渠道分別分析其與通貨膨脹的理論關(guān)系;第五部分為本文的結(jié)論。
二、外匯儲備影響通貨膨脹的理論分析
一國的貨幣供應(yīng)量由基礎(chǔ)貨幣和貨幣乘數(shù)共同決定,即:Ms=kMb,Ms為貨幣供應(yīng)量,k為貨幣乘數(shù),Mb為基礎(chǔ)貨幣。外匯儲備也將從這兩個途徑影響一國的貨幣供應(yīng)量。
(一)基礎(chǔ)貨幣途徑
一國基礎(chǔ)貨幣的創(chuàng)造來自于兩個方面:國內(nèi)信貸Dc和儲備資產(chǎn)變化IR,儲備資產(chǎn)主要由黃金儲備、特別提款權(quán)、儲備頭寸和外匯儲備Er構(gòu)成。前三者一般數(shù)量較小且波動不大,因此儲備資產(chǎn)的變動基本上由外匯儲備的變動決定,一國的基礎(chǔ)貨幣可以用下式衡量:Mb=Dc+Er。此處筆者假定國內(nèi)信貸不變,主要論及外匯儲備變化對基礎(chǔ)貨幣的影響。假定企業(yè)的外匯收入為A(以美元計價),直接標(biāo)價法下的即時匯率為f,外匯指定銀行動用存放在央行的超額準(zhǔn)備金為企業(yè)結(jié)匯,但由于中國外匯頭寸上的限制,外匯指定銀行也只能持有全部外匯收入中的一定比例a(0<a<1),即外匯指定銀行持有a×A外匯,其他的(1-a)xA的外匯只能由央行在外匯市場上收購,這樣央行被迫增加投放(1-a)xA×f的基礎(chǔ)貨幣,從而基礎(chǔ)貨幣投放增加,這部分增加的貨幣即為外匯占款。
(二)貨幣乘數(shù)途徑
完整的貨幣乘數(shù)公式表示為:k=1/r+c+e,r表示存款準(zhǔn)備金率,c表示現(xiàn)金漏損率,e表示超額準(zhǔn)備金率,顯然,任何影響r、c和e的因素都將改變貨幣乘數(shù)。沿用前面的假定,由于外匯指定銀行動用了a×A×f的超額準(zhǔn)備金,致使貨幣乘數(shù)因超額準(zhǔn)備金率的下降而提高。設(shè)原來的超額準(zhǔn)備金為E,存款總額為D,則新的超額準(zhǔn)備金為Eo=E-a×A×f,新的超額準(zhǔn)備金率為eo=Eo/D=(E-a×A×f)/D=e-a×A×f/D,顯然新的超額準(zhǔn)備金率eo小于原超額準(zhǔn)備金率,從而新的貨幣乘數(shù)大于原貨幣乘數(shù),即外匯儲備增加導(dǎo)致貨幣乘數(shù)的提高。
(三)外匯儲備與通貨膨脹的理論關(guān)系
由外匯儲備影響貨幣供應(yīng)量的兩個途徑,可以總結(jié)出外匯儲備對通貨膨脹的傳導(dǎo)機(jī)制大致為:外匯儲備的增加導(dǎo)致外匯占款的增加,既增加了一國基礎(chǔ)貨幣的投放,同時也提高了該國的貨幣乘數(shù),從而使該國貨幣供應(yīng)增加,而隨著貨幣供應(yīng)的增加,必然會加k--國通貨膨脹的壓力,此傳導(dǎo)機(jī)制可簡單表示為:
三、中國異象的提出
根據(jù)外匯儲備影響通貨膨脹的理論分析,在外匯儲備劇增的同時理應(yīng)伴隨著通貨膨脹的出現(xiàn)。然而通過觀察中國十幾年的情況,筆者卻難以得出同樣的結(jié)論。中國自1994年外匯體制改革以來,外匯儲備一直處于增長狀態(tài),尤其是進(jìn)入2000年后外匯儲備增長速度迅速加快,但中國通貨膨脹率卻起伏不定,且基本保持低位運行(如圖1所示)。
從圖1看出,外匯儲備與通脹之間的相關(guān)性并不明顯,這與筆者前面的理論分析嚴(yán)重不符。中國外匯儲備與通貨膨脹之間的這種異?,F(xiàn)象已逐漸引起了學(xué)者們的注意,不少專家學(xué)者紛紛提出了自己的解釋,其中較為典型的一種觀點認(rèn)為是央行近些年來的貨幣沖銷政策產(chǎn)生的效果,化解了外匯儲備增加帶來的通貨膨脹壓力。對于這種觀點,其傳導(dǎo)機(jī)制可以表述為:
顯然,這種解釋是在承認(rèn)外匯儲備增加一定引起通貨膨脹的前提下才成立,央行的行為只是在被動地治理通貨膨脹。同時,該解釋也隱含了在外匯占款占基礎(chǔ)貨幣比重不斷增大的情況下,以沖銷政策維持基礎(chǔ)貨幣供應(yīng)穩(wěn)定的方法必然難以維持,而且增加了一國貨幣政策實施的難度。簡而言之,外匯儲
備的增加終將引發(fā)通貨膨脹,只是時間早晚而已。因此,本文認(rèn)為,貨幣沖銷干預(yù)政策對中國異象的解釋并未觸及問題的本質(zhì),中國外匯儲備與通貨膨脹之間這種異常的關(guān)系,應(yīng)不完全是央行的沖銷干預(yù)政策造成的,其本質(zhì)在于中國的外匯儲備構(gòu)成中,能引起通貨膨脹的因素所占比重還不是很大,外匯儲備的增加是否必然引起通貨膨脹,需要分析外匯儲備的來源結(jié)構(gòu)。
四、外匯儲備來源結(jié)構(gòu)與通貨膨脹
從理論上講,一國的外匯儲備主要來源于三條途徑:一是國際收支順差形成外匯儲備;二是借入外匯補(bǔ)充外匯儲備;三是用外匯儲備收益補(bǔ)充外匯儲備。就中國而言,外匯儲備收益列入央行的對外資產(chǎn),不計人中國的外匯儲備,中國沒有也不需要通過借入外匯以補(bǔ)充外匯儲備。因此中國基本上是通過第一條途徑增加外匯儲備的,根據(jù)國際收支項目,中國外匯儲備主要由經(jīng)常項目順差和資本項目順差構(gòu)成,不同的外匯儲備來源結(jié)構(gòu)對通貨膨脹的影響是不同的。
(一)經(jīng)常項目順差與通貨膨脹
經(jīng)常項目順差是中國外匯儲備增加最主要的來源,該項目主要反映本國與外國進(jìn)行經(jīng)濟(jì)往來(主要是進(jìn)出口)的狀況,具體包括四個項目:貨物、服務(wù)、收益和經(jīng)常轉(zhuǎn)移。其中經(jīng)常轉(zhuǎn)移雖然一直是順差,但數(shù)額比較小,收益項從1998-2004年一直為負(fù)數(shù),只有近幾年為正,并且數(shù)額也較小,所以它們對經(jīng)常項目順差的貢獻(xiàn)不大。貢獻(xiàn)最大的是進(jìn)出口貿(mào)易順差,其中又以貨物貿(mào)易順差為主。因此考慮經(jīng)常項目順差與通貨膨脹的關(guān)系,基本上可以轉(zhuǎn)化為考察貿(mào)易順差是否引起通貨膨脹。
1.經(jīng)常項目順差數(shù)量大,利潤少,對中國通貨膨脹影響較小。由于通貨膨脹是流通中過多的貨幣追逐較少的商品而引起的物價上漲現(xiàn)象,換句話說,對于新增加的任一單位貨幣,如果有等值的產(chǎn)品與之對應(yīng),理論上是不會產(chǎn)生通貨膨脹的。中國經(jīng)常項目順差雖然巨大,但主要來源于貿(mào)易順差,假設(shè)貿(mào)易順差由G商品的國際貿(mào)易獲得,一單位G商品售價P美元,即一單位G商品的出口創(chuàng)匯收入是P美元,其單位成本為c美元,在只考慮收入和成本的情況下,如果P=C,意味著這部分外匯收入在國內(nèi)是有相應(yīng)的實物資源(如原材料等)與之對應(yīng)的,因而也就不會產(chǎn)生通貨膨脹,只有當(dāng)P≥C,收入超過成本部分即利潤(P-C),由于沒有實物資源的對應(yīng),才產(chǎn)生較大的通貨膨脹效應(yīng)。中國出口貿(mào)易主要是一些低端產(chǎn)品,附加值較低、利潤薄弱,因此中國貿(mào)易順差數(shù)量雖然巨大,但實現(xiàn)的利潤卻十分微小,自然也不會對通貨膨脹產(chǎn)生較大的影響。
2.經(jīng)常項目順差所形成的貨幣供應(yīng),進(jìn)人流通領(lǐng)域非常有限。經(jīng)常項目順差的創(chuàng)造主體是企業(yè)和居民,由此所引起的基礎(chǔ)貨幣注入口主要就是企業(yè)和居民,換句話說,由經(jīng)常項目順差所形成的貨幣供應(yīng)(外匯收入)主要由企業(yè)和居民持有,尤其是外商投資企業(yè)。高靜(2008)的研究發(fā)現(xiàn),外商投資企業(yè)出口總額自2001年以來占中國的出口總額一直在50%以上,而呂進(jìn)中(2008)的研究則表明外商投資企業(yè)所獲收益中有30%匯出境外,20%轉(zhuǎn)增資于本企業(yè)或再投資于境內(nèi)其他領(lǐng)域或企業(yè),20%以應(yīng)付股利的形式留在境內(nèi),30%以未分配利潤的形式留在境內(nèi),也就是說,在這部分收入中,有大約60%的貨幣沒有進(jìn)入本國流通領(lǐng)域。對于內(nèi)資企業(yè)和居民而言,長期以來由于經(jīng)營思想上的保守和儲蓄傾向較高的影響,他們結(jié)匯后的收入大部分往往也變成了銀行的存款,進(jìn)入流通領(lǐng)域的貨幣十分有限,因此我們也不難理解為什么中國外匯儲備如此巨大,而物價水平卻并未顯著上漲,究其原因在于中國增加的外匯儲備中經(jīng)常項目順差占據(jù)了絕大部分(見圖2),由于經(jīng)常項目順差所引起的貨幣供應(yīng)注入的主體是企業(yè),無論是內(nèi)資企業(yè)或外資企業(yè),它們并未讓這部分貨幣全部進(jìn)入流通領(lǐng)域,形成對本國投資或消費的有效需求,從而抬高物價,因此,在中國表現(xiàn)出外匯儲備與通貨膨脹不明顯的相關(guān)性。
3.經(jīng)常項目對通貨膨脹的傳導(dǎo)。由于經(jīng)常項目順差所形成的貨幣供應(yīng)并未完全傳導(dǎo)至物價水平,因此,在外匯儲備主要來源于經(jīng)常項目順差的情況下,其對物價水平的傳導(dǎo)機(jī)制可表示為:
(二)資本項目順差與通貨膨脹
資本與金融項目順差是中國外匯儲備劇增的第二個直接來源。中國自1994年以來只有個別年份(1998年)出現(xiàn)資本賬戶逆差,最近幾年,基于人民幣升值的預(yù)期和中國的高利率政策,資本更是加速流入中國。資本大量流人增加了一國的外匯儲備,在一定程度上彌補(bǔ)了該國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的資金不足,但過多的國際資本流入?yún)s會產(chǎn)生一系列不良后果,包括引發(fā)一國通貨膨脹。
1.外商直接投資持續(xù)增加引起通貨膨脹。外商直接投資是中國資本項目順差的主要來源。對于外商直接投資引發(fā)通貨膨脹的觀點已得到不少學(xué)者的認(rèn)同。多年來中國追求GDP的快速增長,各級地方政府以各種方法吸引外資,這些被地方政府“請”進(jìn)來的外資不再像企業(yè)創(chuàng)匯所得收入那樣,或匯出境外或存進(jìn)銀行,這種進(jìn)來的資金是與地方經(jīng)濟(jì)增長緊密相聯(lián)的,只會尋找一切可能的投資機(jī)會,獲得盡可能大的收益,因此這一部分資金幾乎全部進(jìn)入生產(chǎn)流通領(lǐng)域,從而引起物價的上漲;從另一個角度分析,這一部分資金還具有帶動效應(yīng),能夠帶動國內(nèi)貨幣供給的增加,原因在于外商直接投資的流人通常并不能立即形成生產(chǎn)能力,還需要國內(nèi)相關(guān)部門與之配套投資,這樣相關(guān)領(lǐng)域的投資會增加,這種投資可以稱之為被“擠”出來的投資,而國內(nèi)投資的提高可能加劇國內(nèi)商品市場尤其是生產(chǎn)資料供求的緊張狀況,其中外商直接投資的一部分資金將轉(zhuǎn)化為消費資金,形成對生活資料的巨大需求,促使國內(nèi)生活消費品價格上漲。即外商直接投資會刺激國內(nèi)投資,引起國內(nèi)配套資金的增加,從而使經(jīng)濟(jì)體面臨著通貨膨脹的壓力。
2.短期資本流入推高資產(chǎn)價格,通過財富效應(yīng)和信用擴(kuò)張引發(fā)通貨膨脹。此處講的短期資本主要指資本項目下的短期資本和誤差與遺漏項目的熱錢流入,雖然熱錢不屬于資本項目,但由于其具有與短期資本類似的特點,此處將其統(tǒng)計為短期資本。這種資本的顯著特點是具有高度流動性,追逐短期利益,進(jìn)入一國的方式和途徑比較隱蔽,因此這些資本容易導(dǎo)致外匯儲備突發(fā)性變動,降低外匯儲備的穩(wěn)定性,從而造成基礎(chǔ)貨幣投放的不穩(wěn)定性。另一方面,這些短期資本進(jìn)入中國尋找投資機(jī)會,首選是房地產(chǎn)市場和股票市場,因為一般而言這兩種市場具有高度流動性,收益可觀且進(jìn)退較為容易。短期資本的進(jìn)入會導(dǎo)致這些市場價格飆升,近幾年中國股票市場和房地產(chǎn)市場經(jīng)歷的暴漲與暴跌,短期資本在其中扮演了很重要的角色。不僅如此,這些短期資本在推高中國資產(chǎn)價格的同時還具有明顯的“杠桿效應(yīng)”,境內(nèi)外許多民間資金受其影響紛紛跟風(fēng)入市,進(jìn)一步推高資產(chǎn)價格,這又會吸引更多的外資和內(nèi)資進(jìn)入,形成正反饋循環(huán),這會產(chǎn)生兩個效應(yīng):一是居民財富效應(yīng),即資產(chǎn)價格上升增加了居民財富,從而使需求增加,在供給不變的情況下使物價上
漲;二是銀行的信用擴(kuò)張效應(yīng),房市、股市等市場的火爆,一定程度上反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭良好,同時資產(chǎn)價格的居高不下,會讓人覺得投資于這些資產(chǎn)有利可圖,因此會增加向銀行的貸款,在沒有實施緊縮的信貸政策的情況下,貨幣供應(yīng)必然增加,進(jìn)而對物價產(chǎn)生影響。
3.資本項目對通貨膨脹的傳導(dǎo)。通過這一部分的理論分析可以發(fā)現(xiàn):資本項目順差與通貨膨脹關(guān)系緊密,無論是長期資本如外商直接投資的增加,還是短期資本及熱錢流入,都將產(chǎn)生通貨膨脹效應(yīng)。從圖3中也不難看出中國資本項目順差與通貨膨脹變化較為一致的趨勢,因此隨著資本項目順差的持續(xù)擴(kuò)大,中國通貨膨脹壓力必然加大。外匯儲備通過資本項目途徑對一國的通貨膨脹產(chǎn)生影響,其傳導(dǎo)機(jī)制如下:
五、簡要結(jié)論與政策建議
本文以外匯儲備與通貨膨脹關(guān)系的傳統(tǒng)理論分析為基礎(chǔ),從外匯儲備的來源結(jié)構(gòu)人手,考察了經(jīng)常項目順差、資本項目順差對通貨膨脹的傳導(dǎo)機(jī)制,并對中國異象作出解釋,主要結(jié)論如下:
1.外匯儲備是否會引起通貨膨脹,取決于外匯儲備來源結(jié)構(gòu)中資本項目順差所占比重,若外匯儲備增加主要來自于資本項目順差,一國通貨膨脹壓力必然加大,但如外匯儲備中經(jīng)常項目所占比重較大,則其對通貨膨脹的影響較小,中國的外匯儲備構(gòu)成中絕大部分來源于經(jīng)常項目順差,資本項目順差只占很小比重,因此,盡管資本項目順差與通貨膨脹有著緊密的聯(lián)系,中國仍然表現(xiàn)出外匯儲備增加與通貨膨脹不明顯的相關(guān)性,即中國異象。
關(guān)鍵詞 地鐵區(qū)間隧道火災(zāi) 通風(fēng)排煙模式 臨界風(fēng)速 聯(lián)絡(luò)通道
0 引言
地鐵屬于人員密集場所,一旦發(fā)生火災(zāi),后果將不堪設(shè)想。針對地鐵區(qū)間隧道火災(zāi),目前規(guī)范要求司機(jī)應(yīng)盡最大可能將列車駛出隧道進(jìn)入前方站臺后進(jìn)行人員疏散,倘若列車無法駛?cè)肭胺秸九_而被迫??吭谄岷诘乃淼乐?,應(yīng)啟動地鐵區(qū)間隧道通風(fēng)排煙系統(tǒng)進(jìn)行排煙,在這種情況下,確定合理的通風(fēng)模式至關(guān)重要。地鐵區(qū)間隧道的火災(zāi)通風(fēng)排煙模式是非常復(fù)雜的,它與列車的??课恢?、人員的疏散方向、火災(zāi)發(fā)生位置以及區(qū)間隧道是否設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道等因素有關(guān)。
目前,國內(nèi)外已有很多人對地鐵隧道火災(zāi)煙氣的流動與控制作了大量的研究。P.J.Woodburn等人把地鐵火災(zāi)煙氣的數(shù)值模擬值與實驗值進(jìn)行了對比,用來驗證數(shù)值模擬的靈敏度和準(zhǔn)確性,研究表明,除縱向通風(fēng)速度對煙氣回流擴(kuò)散范圍具有決定性影響外,火源的熱釋放速率以及湍流模型的選擇對煙氣回流擴(kuò)散范圍影響也較大[1]。S.Kuma等人對隧道火災(zāi)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,并分別研究了輻射、熱傳導(dǎo)和壁面粗糙度等因素對火災(zāi)煙氣的影響[2]。盧平等人對縱向通風(fēng)水平隧道火災(zāi)煙氣的流動特性進(jìn)行了模擬與分析[3]。鄭晉麗研究了隧道火災(zāi)中幾種常用的數(shù)值模擬方法,提出了火災(zāi)發(fā)生后應(yīng)采取的有效煙氣控制措施[4]。然而迄今,針對地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)通風(fēng)排煙模式進(jìn)行深入研究的文獻(xiàn)不是很多。
本文通過分析研究,提出了地鐵隧道火災(zāi)中幾種復(fù)雜的通風(fēng)排煙模式,選取了其中一種最復(fù)雜的模式,利用CFD方法進(jìn)行了具體的數(shù)值模擬分析,得出了該模式下的最佳煙控送風(fēng)速度。
1 地鐵區(qū)間隧道火災(zāi)的通風(fēng)排煙模式
《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157—2003)規(guī)定,當(dāng)?shù)罔F區(qū)間隧道長度超過500m時,在區(qū)間隧道中部應(yīng)設(shè)置與另一條地鐵區(qū)間隧道相通的聯(lián)絡(luò)通道??紤]到目前地鐵區(qū)間隧道長度一般都會超過500m,因此本文研究區(qū)間隧道中部設(shè)有一個聯(lián)絡(luò)通道的情形。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生位置和列車??课恢玫牟煌?,分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)間隧道的通風(fēng)排煙模式主要有四種[5],如圖1所示。
圖1a,1b為火災(zāi)發(fā)生在列車端部的情形,此時的送風(fēng)方向應(yīng)本著與大多數(shù)人員的逃生方向相反的原則來確定,若聯(lián)絡(luò)通道處于上風(fēng)側(cè)(圖1a),則不需要考慮聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的風(fēng)向;若聯(lián)絡(luò)通道處于下風(fēng)側(cè)(圖1b),為防止煙氣向另一條區(qū)間隧道擴(kuò)散,則應(yīng)該通過聯(lián)絡(luò)通道向著火隧道加壓送風(fēng)。圖1c,1d為火災(zāi)發(fā)生在列車中部的情形,此時應(yīng)根據(jù)列車的停靠位置來判斷送風(fēng)方向。當(dāng)列車??吭诳拷囌疚恢脮r(圖1c),考慮到利用車站排煙更為有利,因此采用向車站方向送風(fēng)的通風(fēng)方式,此時聯(lián)絡(luò)通道處于上風(fēng)側(cè),不需要考慮煙氣的擴(kuò)散;當(dāng)列車??吭诳拷虚g聯(lián)絡(luò)通道時(圖1d),為保證更多的人逃生,則應(yīng)該采用向聯(lián)絡(luò)通道方向送風(fēng)的通風(fēng)方式,此時聯(lián)絡(luò)通道處于火災(zāi)下風(fēng)側(cè),應(yīng)保證聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)具有指向著火區(qū)間隧道的送風(fēng),從而可以保證人員通過聯(lián)絡(luò)通道逃生。通過對以上四種模式的分析,可以看出圖1d對應(yīng)的火災(zāi)通風(fēng)模式為最不利模式。下面將對該種通風(fēng)模式進(jìn)行數(shù)值模擬分析,從而得出該模式下的臨界風(fēng)速以及保證聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)無煙的未著火區(qū)間隧道兩端的最佳送風(fēng)速度。
2 數(shù)值模擬分析
2.1 物理模型和邊界條件
本文模擬的地鐵隧道為單線盾構(gòu)圓形隧道斷面,斷面直徑5.5m,物理模型如圖2所示。為研究方便,本文選取中部聯(lián)絡(luò)通道前后共100m長的區(qū)間隧道作為研究對象,模擬時假設(shè)火災(zāi)發(fā)生在距離聯(lián)絡(luò)通道20m處。
地鐵隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁面采用無滑移邊界條件,考慮到隧道軸向?qū)崤c徑向?qū)嵯啾瓤珊雎圆挥?,因此隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱按徑向?qū)崽幚恚⒓俣▏o(hù)結(jié)構(gòu)外壁面溫度與地面下深層土壤溫度相同,取20℃。隧道內(nèi)氣流通過對流換熱和熱輻射與隧道壁進(jìn)行熱量交換,近壁第一個節(jié)點的湍流黏度和換熱系數(shù)等采用壁面函數(shù)法處理,輻射換熱模型采用PHOENICS自帶的IMMERSOL模型。隧道入口給出速度和溫度邊界條件,入口送風(fēng)溫度為環(huán)境空氣溫度20℃,出口給出壓力邊界條件。
2.2 火源設(shè)置
關(guān)于地鐵火災(zāi)強(qiáng)度的設(shè)置,香港地鐵工程技術(shù)人員保守估計最大值為2MW;而英美等國一般采用5~50MW,且重點研究10MW情況下的火災(zāi)實驗。因此,本文研究的火災(zāi)強(qiáng)度設(shè)為10MW。火災(zāi)的發(fā)煙量采用對應(yīng)于10MW火災(zāi)強(qiáng)度下的發(fā)煙量27kg/s[6],火源大小設(shè)置為2m×2m×1m(長×寬×高)。
2.3 數(shù)值計算方法
模擬采用PHOENICS軟件。湍流模型選用帶浮升力修正的K-ε兩方程模型,動量方程采用交錯網(wǎng)格方法進(jìn)行離散,其余方程的離散采用有限容積法,網(wǎng)格劃分個數(shù)為200(L)×50(W)×20(H),差分格式選用混合格式,求解方法為SIMPLE算法,計算終止時間為火災(zāi)發(fā)生后600s,時間步長為1s,迭代收斂判據(jù)為10-3。邊界條件的處理采用將其處理為各相應(yīng)變量的源項的方法[7],計算網(wǎng)格采用正交的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。
3 計算結(jié)果分析
3.1 臨界風(fēng)速的模擬結(jié)果分析
關(guān)于隧道火災(zāi)的煙氣控制,臨界風(fēng)速一直是隧道防排煙系統(tǒng)設(shè)計的一個重要參數(shù),它與火災(zāi)強(qiáng)度、隧道幾何形狀、隧道坡度、壁面粗糙度以及火源的大小形狀等因素有關(guān)。當(dāng)縱向通風(fēng)速度大于臨界風(fēng)速時,隧道內(nèi)的煙氣由原來的雙向擴(kuò)散變?yōu)閱蜗驍U(kuò)散,從而可以為人員疏散和消防救援提供一條無煙通道。為了確定固定火災(zāi)強(qiáng)度下的臨界速度,筆者分別模擬研究了縱向通風(fēng)速度為2.0m/s,2.3m/s,2.6m/s和2.9m/s時的煙氣擴(kuò)散情況(火災(zāi)強(qiáng)度為10MW),煙氣層的邊界由0.1kg/m3的等濃度線來確定,對應(yīng)的煙氣體積分?jǐn)?shù)為0.015。模擬結(jié)果如圖3所示。
從圖3a,3b可以看出,縱向風(fēng)速為2.0m/s和2.3m/s時著火區(qū)間隧道內(nèi)的煙氣均有比較長的回流距離,這對人員疏散和消防救援是極為不利的。圖3c中2.6m/s的縱向風(fēng)速下煙氣的回流距離有所減小,但著火區(qū)域下游的煙氣層的下降速度增加。圖3d中2.9m/s的縱向風(fēng)速下煙氣的回流現(xiàn)象完全得到了控制,煙氣僅沿縱向通風(fēng)氣流向著火區(qū)下游擴(kuò)散,從而使著火區(qū)上游成為安全的無煙區(qū)。因此,通過對以上模擬結(jié)果的分析,本文所研究的隧道對應(yīng)于10MW火災(zāi)強(qiáng)度下的臨界風(fēng)速大約在2.6~2.9m/s之間。
轉(zhuǎn)貼于 3.2 臨界風(fēng)速下相鄰區(qū)間隧道和聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的煙氣分布
在隧道發(fā)生火災(zāi)時,聯(lián)絡(luò)通道對人員疏散起著重要的作用,可作為疏散通道考慮,為研究火災(zāi)條件下聯(lián)絡(luò)通道的安全性,以2.9m/s作為著火區(qū)間隧道的縱向通風(fēng)速度,在未著火區(qū)間隧道兩端不送風(fēng)、兩端對送送風(fēng)速度0.5m/s、兩端對送送風(fēng)速度1m/s以及兩端對送送風(fēng)速度1.5m/s四種情況下,研究分析煙氣通過聯(lián)絡(luò)通道向未著火區(qū)間隧道的擴(kuò)散情況,模擬結(jié)果如圖4~7所示。
從圖4可以看出,在未著火區(qū)間隧道兩端不送風(fēng)的情況下,大量煙氣將通過聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入未著火區(qū)間隧道,并以聯(lián)絡(luò)通道為中心向兩端對稱擴(kuò)散。圖4a,4b中煙氣已經(jīng)充滿整個未著火區(qū)間隧道,并且呈現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象,煙氣的最大體積分?jǐn)?shù)和溫度位于未著火區(qū)間隧道中心的頂部,體積分?jǐn)?shù)最大值為0.4左右,溫度最高值為170℃,煙氣在該隧道內(nèi)的溫度和濃度均已經(jīng)達(dá)到了對人員生命構(gòu)成危險的程度。從圖4c可以看出,整個聯(lián)絡(luò)通道已經(jīng)充滿了煙氣,煙氣的體積分?jǐn)?shù)最大值為0.4左右,聯(lián)絡(luò)通道底部的煙氣體積分?jǐn)?shù)也已達(dá)到了0.1。圖4d中聯(lián)絡(luò)通道頂部煙氣溫度的最高值為210℃左右,聯(lián)絡(luò)通道底部的煙氣溫度在70~80℃之間,人員將無法安全通過聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行疏散。
從圖5a可以看出,在0.5m/s的兩端對送送風(fēng)速度下,未著火區(qū)間隧道內(nèi)仍然布滿了大量的煙氣,只是煙氣的體積分?jǐn)?shù)最大值為0.09左右,比圖4a中的有所減小。此時未著火區(qū)間隧道內(nèi)煙氣的溫度與送風(fēng)氣流溫度差不多,為20℃左右,不會對人員生命構(gòu)成危險。從圖7b,7c可以看出,煙氣在聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的溫度和體積分?jǐn)?shù)平均值比兩端不送風(fēng)時大大減小,高溫區(qū)位于聯(lián)絡(luò)通道頂部,影響距離大約為一個隧道寬度,其他大部分區(qū)域的溫度值在20℃左右。
從圖6a可以看出,在兩端對送送風(fēng)速度為1m/s的情況下,未著火區(qū)間隧道僅在中央很小一部分范圍內(nèi)有煙氣分布,但煙氣體積分?jǐn)?shù)最大值也僅有0.015左右,此時未著火區(qū)間隧道內(nèi)煙氣的溫度為20℃左右,從溫度和濃度兩方面來考慮可以認(rèn)為該區(qū)間隧道是安全的。圖6b中聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)絕大部分區(qū)域的煙氣體積分?jǐn)?shù)為0.015左右,煙氣主要分布在聯(lián)絡(luò)通道上部區(qū)域。圖6c中聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)絕大部分區(qū)域的溫度為20℃左右,已無法對人員生命構(gòu)成危險。
從圖7a可以看出,在1.5m/s的兩端對送送風(fēng)速度下,未著火區(qū)間隧道內(nèi)已經(jīng)沒有煙氣,此時該區(qū)間隧道內(nèi)的溫度為20℃左右。從圖7b,7c可以看出,聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)已基本上成為安全的無煙區(qū),人員可以安全地通過聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入未著火區(qū)間隧道進(jìn)行避難。此時,未著火區(qū)間隧道內(nèi)完全沒有煙氣進(jìn)入,可以作為安全的人員避難通道使用。
3.3 臨界風(fēng)速下聯(lián)絡(luò)通道中心斷面的速度分布
圖8給出了未著火區(qū)間隧道四種不同通風(fēng)方式下聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的速度分布情況。從圖8a可以看出,在未著火區(qū)間隧道兩端不送風(fēng)的情況下,煙氣沿聯(lián)絡(luò)通道頂端以較大的速度從著火區(qū)間隧道進(jìn)入未著火區(qū)間隧道,聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的速度最大值為3m/s左右。圖8b中由于未著火區(qū)間隧道兩端對送送風(fēng)形成正壓,導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)下部有通向著火區(qū)間隧道的氣流,但聯(lián)絡(luò)通道上部仍有部分煙氣擴(kuò)散進(jìn)入未著火區(qū)間隧道。圖8c中聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)指向著火區(qū)間隧道的風(fēng)速較大,最大值為5m/s左右,僅有極少量煙氣從聯(lián)絡(luò)通道頂部進(jìn)入未著火區(qū)間隧道內(nèi)。圖8d中聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的風(fēng)速為6m/s左右,煙氣在聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)的擴(kuò)散完全得到了抑制。考慮到6m/s的風(fēng)速人是可以承受的,因此未著火區(qū)間隧道兩端的最佳送風(fēng)速度應(yīng)該控制在1~1.5m/s之間。
4 結(jié)論
4.1 比較分析了帶有一個聯(lián)絡(luò)通道的區(qū)間隧道火
災(zāi)常見的四種通風(fēng)排煙模式,得出了當(dāng)列車??吭诳拷胁柯?lián)絡(luò)通道位置,并且火災(zāi)發(fā)生在列車中部時對應(yīng)的火災(zāi)通風(fēng)排煙模式為該區(qū)間隧道的最復(fù)雜模式。
4.2 對于10MW火災(zāi)強(qiáng)度的地鐵區(qū)間隧道火災(zāi),保證著火區(qū)間隧道煙氣不發(fā)生回流的臨界風(fēng)速范圍為2.6~2.9m/s。
4.3在著火區(qū)間隧道保持2.9m/s的縱向通風(fēng)速度下,未著火區(qū)間隧道兩端的最佳送風(fēng)速度范圍為1~1.5m/s,在此送風(fēng)速度范圍內(nèi),聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)具有速度為6m/s左右的指向著火區(qū)間隧道的氣流,既保證了煙氣無法通過聯(lián)絡(luò)通道擴(kuò)散進(jìn)入未著火區(qū)間隧道,又不會影響人員的安全疏散。
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文章編號:1003-1383(2011)05-0625-02 中圖分類號:R692.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1003-1383.2011.05.041
經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)(PCNL)已成為治療復(fù)雜性腎結(jié)石的主要手段之一。目前體內(nèi)碎石可以采用氣壓彈道、鈥激光、液電及超聲碎石術(shù)等不同的方式。2009年1月至2011年3月,我科采用微通道經(jīng)皮腎鏡鈥激光聯(lián)合氣壓彈道碎石術(shù)治療復(fù)雜腎結(jié)石156例,療效滿意,現(xiàn)報告如下。
資料與方法
1.一般資料 本組156例為復(fù)雜性腎結(jié)石患者,均為鹿角形腎結(jié)石或多發(fā)腎結(jié)石,結(jié)石直徑1.8~6.0 cm。男102例,女54例;年齡19~67歲,平均37.6歲。其中21例患側(cè)有開放性手術(shù)史,123例合并不同程度腎積水,24例伴有泌尿系感染,27例雙腎結(jié)石伴腎功能不全,2例孤立腎結(jié)石。手術(shù)前行泌尿系平片(KUB)、B超、靜脈尿路造影(IVU),如經(jīng)上述檢查仍未明確診斷,須行逆行造影或泌尿系CT三維重建(CTU)檢查等,術(shù)前均行尿常規(guī)檢查和中段尿培養(yǎng),有尿路感染者先予抗生素治療3~7天,復(fù)查尿常規(guī)白細(xì)胞正常后可行手術(shù)。
2.方法 取俯臥位,采用連續(xù)硬膜外麻或全麻,應(yīng)用德國Wolf F12腎鏡和愛科凱能科技有限公司生產(chǎn)ACH-H2C40W激光治療機(jī),廣州市捷倫醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的氣壓彈道機(jī)。穿刺點在第11肋間腋后線內(nèi)側(cè)3 cm范圍內(nèi)、第12肋尖外上方即不會損傷胸膜[1]。B超引導(dǎo)下經(jīng)皮腎穿刺,建立F18通道,激光治療機(jī)輸出功率12 W,頻率15 Hz、能量0.8 J,以400 u光纖自腎鏡通道導(dǎo)入,利用鈥激光鉆孔效應(yīng),直抵結(jié)石,先從結(jié)石中心開始碎石,把較大的結(jié)石擊碎成蜂窩狀,此時結(jié)石內(nèi)部結(jié)構(gòu)已松動,改用氣壓彈道碎石,置入氣壓彈道探桿,選擇連續(xù)脈沖方式,氣壓約2.0個大氣壓,逐步將結(jié)石擊碎,此時結(jié)石容易碎成0.3~1.0 cm 的碎塊,退出氣壓彈道碎石桿,較大的結(jié)石可再次改用鈥激光碎石術(shù),將各結(jié)石碎塊蠶食粉碎狀至0.3 cm左右的顆粒,結(jié)石擊碎后沖出或鉗出,術(shù)畢置入5~7 F雙J管、16 F腎造瘺管。
結(jié)果
患者156例中,151例建立單通道經(jīng)皮腎通道并碎石取石,5例建立雙通道。手術(shù)時間40~150 min,平均82 min。術(shù)中失血70~800 ml,平均120 ml。術(shù)中無嚴(yán)重出血、氣胸、腹腔臟器損傷等并發(fā)癥。術(shù)后有4例出現(xiàn)發(fā)熱,體溫最高39.5℃,經(jīng)抗感染、退熱、引流治療,術(shù)后1~3 d體溫降至正常;1例術(shù)后復(fù)查Hb 70 g/L,輸紅細(xì)胞懸液3 IU。術(shù)后3~5 d復(fù)查超聲、KUB,Ⅰ期凈石率為88.46%(138/156),13例行Ⅱ期碎石,總凈石率為91.67% (143/156)。術(shù)后3~5 d拔除導(dǎo)尿管,腎造瘺管5 d夾閉, 如無發(fā)熱、腰疼,1~2 d后可拔除。雙J管于術(shù)后3~4周拔除。術(shù)后住院時間5~10 d,平均6.8 d。6例殘留結(jié)石配合ESWL治愈。
討論
鈥激光是一種高能脈沖式固體激光,結(jié)石直接接收其激光能量,致溫度升高并產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng),使結(jié)石汽化,形成顆?;蚍勰?,對各種不同密度的結(jié)石均有很好碎石效果。由于鈥激光產(chǎn)生的能量可以大量被水吸收,熱損傷主要在表層組織中產(chǎn)生,從而限制組織的穿透深度在0.5~1.0 mm[2],對黏膜損傷較輕。傳統(tǒng)的應(yīng)用鈥激光碎石方法,通常采用“蠶食”法,即從結(jié)石邊緣開始,通過激光的光導(dǎo)纖維頂端在結(jié)石邊緣反復(fù)移動進(jìn)行碎石,此方法把結(jié)石碎成粉末狀或細(xì)小顆粒,使結(jié)石較容易從工作通道沖出,但相對于鑄型腎結(jié)石和多發(fā)腎結(jié)石,此法鈥激光碎石時間明顯延長,同時術(shù)中出血、患者不適感及合并癥隨之增加。如果從結(jié)石中心開始碎石,應(yīng)用鈥激光“鉆孔”作用,較大的結(jié)石只能擊成蜂窩狀,或粉碎成幾大塊,大部分需再次粉碎,是造成一次性碎石成功率低的原因。
目前臨床應(yīng)用氣壓彈道碎石系統(tǒng),其工作原理是利用壓縮氣體產(chǎn)生的聲化波作用于碎石裝置手柄內(nèi)的“撞桿”,使之高速運動撞擊手柄上的治療探針,沖擊振幅<2 mm,從而將結(jié)石擊碎。氣壓彈道碎石術(shù)具有不放電、不損傷器械、碎石成功率高等優(yōu)點,是一種安全、高效、無熱損傷的碎石方法[3]。但有明顯不足之處,結(jié)石擊碎后形成的碎塊仍較大,再有氣壓的沖擊力較大,特別腎積水時,結(jié)石碎后在腎盞內(nèi)移動幅度更大,需反復(fù)尋找結(jié)石,而較小結(jié)石塊在腎盞內(nèi)不易定位,另外碎石后產(chǎn)生的較大的結(jié)石碎片需要用取石鉗取出,增加了手術(shù)時間,碎石時也會對腎盞黏膜造成輕微損傷。我們應(yīng)用超聲引導(dǎo)下微通道經(jīng)皮腎鏡鈥激光聯(lián)合氣壓彈道碎石術(shù)治療復(fù)雜腎結(jié)石,首先利用鈥激光鉆孔效應(yīng),從結(jié)石中心開始碎石,把較大的結(jié)石擊碎成蜂窩狀,此時結(jié)石內(nèi)部結(jié)構(gòu)已松動,接著改用氣壓彈道碎石,利用氣壓彈道較大的機(jī)械沖擊力,使結(jié)石碎成0.3~1.0 cm 的碎塊,退出氣壓彈道碎石桿,較大的結(jié)石可再次改用鈥激光碎石術(shù),將各結(jié)石碎塊粉碎至0.3 cm左右的顆粒,結(jié)石擊碎后沖出或鉗出。此方法可以克服兩種方法各自的不足,揚長避短,明顯提高碎石效率,縮短手術(shù)時間,從而也減少術(shù)中出血及術(shù)后合并癥,減輕病人痛苦,是一種安全、微創(chuàng)、取石效率高、有效的腔道泌尿外科碎石方法[4]。目前,第三代EMS超聲聯(lián)合氣壓彈道碎石術(shù)已應(yīng)用于臨床,治療上尿路結(jié)石有明顯優(yōu)點:碎石清石效率高,負(fù)壓吸引降低腎集合系統(tǒng)內(nèi)壓力,減少尿膿毒血癥發(fā)生[5], 降低手術(shù)風(fēng)險,但要建立標(biāo)準(zhǔn)通道(24 F),創(chuàng)傷較大,且其設(shè)備昂貴,基層醫(yī)院尚難普及。
總之,超聲引導(dǎo)下經(jīng)皮腎鏡鈥激光聯(lián)合氣壓彈道碎石術(shù)治療復(fù)雜腎結(jié)石,選擇微造瘺通道可進(jìn)一步減小創(chuàng)傷,具有微創(chuàng)、取石效率高、安全有效的特點。
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