±1100kV古泉換流站大件運輸CA D模擬和工程實踐

劉國偉，金晨

（安徽送變電工程有限公司，合肥230022）

1 引言

大件運輸是國家工業(yè)發(fā)展的重要輔助支撐。在大件運輸過程中，軸線平板車運用廣泛。目前，大件運輸專用道路較少。在大件運輸前，要進行科學(xué)的道路可通過性論證，而CAD軟件直觀的平面布置和準(zhǔn)確測量，能為軸線平板車的道路可通過性提供技術(shù)參考。

2 古泉換流站大件運輸工程概況

±1100kV古泉換流站是昌吉—古泉±1100kV特高壓直流輸電工程的受端換流站，共有14臺高端換流變壓器、14臺低端換流變壓器，經(jīng)水路運輸至宣城新建的硤石山臨時大件碼頭后，在艙底接貨由桅桿吊卸船上岸，使用3縱列18軸線專用液壓平板車，經(jīng)公路運輸至古泉換流站內(nèi)指定位置卸車。

大件公路運輸全程38.4km，穿越宣城市區(qū)，運輸路況復(fù)雜，部分路段彎道急，運輸車輛專業(yè)性強，操作技術(shù)要求苛刻。工程準(zhǔn)備階段，在對路窄彎急的地段特別是進站9km山路、80余道彎進行詳細(xì)勘察和資料收集的基礎(chǔ)上，使用CAD軟件模擬通行狀況，為通行技術(shù)措施的制定提供理論支持，并在后期的模擬運輸中得到驗證。

3 軸線平板車的通行理論基礎(chǔ)

如圖1所示，在軸線平板車通過彎道時，轉(zhuǎn)彎半徑的圓心始終保持在平板車的中垂線RL上。在平板車轉(zhuǎn)彎操控下，端頭軸線的車輪偏轉(zhuǎn)平板角度為α，其垂線和RL線相交，形成的交點，即平板車轉(zhuǎn)彎的圓心O。假設(shè)軸線平板車內(nèi)切圓轉(zhuǎn)彎半徑R1，外接圓轉(zhuǎn)彎半徑R2，則：

圖1 軸線平板車通過彎道平面示意圖

因此，對于特定軸線的平板車，已知軸線轉(zhuǎn)彎最大偏轉(zhuǎn)角α，則平板車轉(zhuǎn)彎虛擬的內(nèi)切圓和外接圓隨之明確。

轉(zhuǎn)彎通道寬度：d=R2-R1=L/2sinα-L/2tgα+D

直行時，α=0，在行駛通道寬度d=D。

4 CA D模擬在軸線平板車道路通行中的應(yīng)用

在大件運輸時，路面的長度、寬度、轉(zhuǎn)彎半徑是客觀數(shù)據(jù)，而車輛的轉(zhuǎn)彎通行則是由平板車操作人員通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)的操控來完成的，帶有很大的隨機性和靈活性。在一次車輛不能通過時，可以通過一次或多次倒車來調(diào)整行駛軌跡，以創(chuàng)造有利通行條件。因此，如何根據(jù)CAD制作的運輸通道和軸線平板車平面布置圖，論證大件運輸車輛的可通行性，是其工程模擬應(yīng)用的重點。

4.1 軸線車組平面布置條件驗證

軸線平板車通行的先決條件，是該道路和彎道滿足其空間布置要求。CAD軟件的模塊化移動編輯操作，可以方便地將運輸車組（主體）和道路（客體）分開，為空間尺寸的靜態(tài)比對提供數(shù)據(jù)。

例如，對于90°彎道來說，大件運輸車輛通行的重點在車組呈45°布置時，道路空間條件是否滿足平板車組的放置要求。如果車組在此彎道沒有放置的可能性，則就沒有通過的可能性。因此，在使用CAD軟件模擬道路條件時，應(yīng)首先考慮轉(zhuǎn)彎至一半角度時，平板車組的空間站位是否存在外界條件限制。

4.2 虛擬極限條件轉(zhuǎn)彎通行驗證

具備了空間布置條件，并不能說明軸線平板車一定可以通過彎道。軸線平板車的轉(zhuǎn)彎通行過程，是動態(tài)的平移和旋轉(zhuǎn)操作的疊加。

平板車直行時，轉(zhuǎn)彎半徑無窮大，行駛路寬即為車寬；極限轉(zhuǎn)彎條件下，內(nèi)切圓轉(zhuǎn)彎半徑R1，外接圓轉(zhuǎn)彎半徑R2，行駛路寬d=R2-R1。在單一的轉(zhuǎn)彎操作某種工況、車輪偏轉(zhuǎn)角度不變的情況下，軸線平板車的內(nèi)切圓轉(zhuǎn)彎半徑在[R1，∞）內(nèi)，外接圓半徑在[R2，∞）內(nèi)，行駛路寬在[D，R2-R1]內(nèi)。內(nèi)切圓轉(zhuǎn)彎半徑R1決定彎道內(nèi)側(cè)道路極限要求，外接圓轉(zhuǎn)彎半徑R2決定彎道外側(cè)道路極限要求。隨著R1、R2的增大，行駛路寬R2-R1的值逐漸減至車寬D。

以過90°彎道為例（見圖2），軸線平板車空間轉(zhuǎn)向45°角站位，軸線平板車極限偏轉(zhuǎn)角操作工況。將平板車組創(chuàng)建塊并平移，使其轉(zhuǎn)彎的虛擬內(nèi)切圓靠近彎道內(nèi)側(cè)邊線。然后，在軸線平板車轉(zhuǎn)彎半徑條件下，在通行彎道范圍內(nèi)，車組平緩地作整體旋轉(zhuǎn)、平移操作演示。在確保內(nèi)切圓在通行道路范圍內(nèi)的前提下，觀察軸線平板車外接圓的位置。若外接圓完全在道路上，則滿足軸線平板車通行要求。如果外接圓超出道路范圍，則需要將軸線平板車由此站位重新平移、旋轉(zhuǎn)，觀察內(nèi)切圓是否超出道路范圍（由于軸線平板車的正向和逆向轉(zhuǎn)彎技術(shù)參數(shù)相同，彎道外側(cè)也可做虛擬內(nèi)切圓和外接圓模擬演示倒車行駛范圍）。以此內(nèi)推，通過細(xì)微的角度和位置調(diào)整，確保軸線平板車通行區(qū)域的內(nèi)切圓和外接圓始終在無障礙道路上，并保持適度的可調(diào)空間裕度。若如此，則也可滿足軸線平板車通行要求。

圖2 90°彎道，軸線平板車極限偏轉(zhuǎn)角操作工況

5 CA D模擬運輸在工程實踐中運用

在±1100kV古泉站大件運輸中，通過CAD模擬受環(huán)境限制的彎道條件，有針對性地對大件運輸長9km寬6m的山路的28個彎道進行了拓寬取直處理。2018年3月底，順利完成了古泉換流站工程大件模擬運輸。工程實踐和CAD驗證結(jié)果一致，證明了CAD軟件模擬在大件運輸工程領(lǐng)域有著切實有效的應(yīng)用（見圖3）。

圖3 古泉換流站工程大件模擬運輸

6 結(jié)論

1）CAD在空間布置上有著良好的實踐應(yīng)用，可以很好地演示大件運輸軸線平板車通行工況，為車輛可通行性論證提供理論支撐。

2）在轉(zhuǎn)彎道路條件下，軸線平板車在任意角度的不超過道路范圍的平面布置和站位，是平板車順利通行的前提條件。若道路不能滿足軸線平板車空間站位要求，則不能滿足其通行條件。

3）軸線平板車最大轉(zhuǎn)向角工況下，通過CAD虛擬內(nèi)切圓和外接圓的平移、旋轉(zhuǎn)編輯，調(diào)整軸線平板車的位置和角度，觀察車組和道路空間的動靜態(tài)融合，并結(jié)合大件運輸工程實踐經(jīng)驗，可以有效地論證大件運輸轉(zhuǎn)彎道路的可通過性。