鐵道運輸沙盤(pán)結構設計探討論文
引言
近年來(lái)，隨著(zhù)我國高鐵建設開(kāi)放的不斷深入，中國高鐵總里程達到10463公里，居世界第一位。高速鐵路安全、便捷、高效、綠色發(fā)展，造福人類(lèi)已是我國目前戰略性產(chǎn)業(yè)之一。各地方鐵路培訓機構、鐵路專(zhuān)業(yè)院校相繼投入了大量資金建設了鐵道運輸沙盤(pán)，鐵道運輸沙盤(pán)模擬教學(xué)系統是一種全新的教學(xué)手段，學(xué)生學(xué)習的過(guò)程類(lèi)似參加企業(yè)實(shí)戰，讓學(xué)生直接面對各種問(wèn)題，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，激發(fā)學(xué)習潛能，培養實(shí)作性技能型人才。鐵道運輸教學(xué)沙盤(pán)即為在盤(pán)上模擬調度系統運行的整個(gè)過(guò)程，它運用獨特直觀(guān)的鐵道運輸教具，提供了鐵道運輸調度系統的各個(gè)環(huán)節模擬，隨著(zhù)鐵道運輸教學(xué)沙盤(pán)結構朝著(zhù)大型化、多樣化、復雜化的趨勢發(fā)展，沙盤(pán)結構建造也從最初由施工制作單位自己設計、自己施工階段逐步發(fā)展到專(zhuān)業(yè)化設計、專(zhuān)業(yè)化制作施工階段。在滿(mǎn)足要求的同時(shí)，沙盤(pán)結構的穩定性尤為重要。
1.沙盤(pán)結構特點(diǎn)
目前國內尚無(wú)相關(guān)的沙盤(pán)結構設計規范，由于鐵道運輸演練沙盤(pán)模擬教學(xué)時(shí)往往有大量學(xué)生。因此，沙盤(pán)自身結構穩定性極為重要。沙盤(pán)結構與其他固定的建筑結構相比，主要有如下一些不同特點(diǎn)：
�。�1）沙盤(pán)屬于輕型建筑結構，但一般使用年限在十年以上，考慮日后的維護，盡可能選擇能夠抗白蟻蟲(chóng)柱且耐腐蝕金屬結構；
�。�2）大部分建設場(chǎng)地在室內是不允許現場(chǎng)焊接，沙盤(pán)應多采用鋼、鋁合金結構，所有的構件均在工廠(chǎng)加工，然后在現場(chǎng)通過(guò)螺栓連接進(jìn)行安裝，這種方便、安全做法符合場(chǎng)地對于沙盤(pán)快速搭建要求；
�。�3）沙盤(pán)結構在現場(chǎng)不能做基礎，以免會(huì )損壞室內結構，使得柱腳設計有所不同；
�。�4）通過(guò)沙盤(pán)結構深化設計，借助于沙盤(pán)結構本身，根據現場(chǎng)要求來(lái)設置LED燈帶和音響設備等。
通過(guò)此次110m滬寧高鐵動(dòng)車(chē)運輸演練沙盤(pán)鋼結構設計，其使用效果良好，得到學(xué)校的高度評價(jià)，本文對鋼結構沙盤(pán)設計中的`一些特點(diǎn)進(jìn)行探討。同時(shí)為后續鐵道運輸演練沙盤(pán)結構設計工作提供一些借鑒。
2.工程實(shí)例
2.1工程概況
該鐵道運輸演練沙盤(pán)平面呈“L”型，長(cháng)110m寬2.44m高0.84m，總建筑面積約268.4m2。是按滬寧高鐵一定比例制作沙盤(pán)模擬教學(xué)場(chǎng)境，共分為8個(gè)站（南京南、鎮江南、丹陽(yáng)北、常州北、無(wú)錫東、蘇州北、昆山南、上海虹橋）
圖1沙盤(pán)平面布置圖
沙盤(pán)盤(pán)體采用金屬管材框架結構（鋼架組件）組合拼接。臺面采用實(shí)心細木工板制作，沙盤(pán)裙邊采用1.5毫米優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板表面噴塑處理，裙邊上沿口護板采用1.2毫米不銹鋼拉絲板45°造型收邊。正線(xiàn)線(xiàn)路真實(shí)模擬8個(gè)車(chē)站的線(xiàn)路、道岔及信號機的布置，并設置模擬站房、車(chē)站值班員控制臺以及車(chē)站信號操作終端。
圖2正在調試中的沙盤(pán)
圖3正在施工中的沙盤(pán)
2.2結構設計
在沙盤(pán)結構設計中主要考慮以下幾個(gè)方面的內容。
2.2.1結構形式
大型建筑平臺結構由于無(wú)調節腳，因此無(wú)法做到水平度調節（運輸演練沙盤(pán)使用要求表面平整度≦3毫米），為保證結構的整體穩定性，需要在結構上設置抗側力構件來(lái)抵抗和傳遞側向力，通常采用的是剛性斜桿。而沙盤(pán)結構設計不同，側向力不是太大，通常采用的做法是上下水平拉桿。這樣既可以保證結構的穩定，又方便制作。
圖4結構圖
2.2.2荷載
荷載包括沙盤(pán)結構自重以及沙盤(pán)上部設備重量。運輸演練沙盤(pán)教學(xué)期間，因人員密集，流動(dòng)性大，因而在設計沙盤(pán)時(shí)因根據房屋建筑樓面荷載考慮。通常建筑荷載取為500kg/m2。
2.2.3結構分析
對于運輸演練沙盤(pán)框架結構來(lái)說(shuō)，梁柱節點(diǎn)連接處理成鏈接，安裝也方便。沙盤(pán)屬于輕型建筑，沙盤(pán)的柱腳是不能做基礎的。進(jìn)行結構分析時(shí)，所有的柱腳均簡(jiǎn)化成鏈接，鏈接柱腳在實(shí)際施工中也是比較容易做到的。由于整個(gè)結構都是鏈接節點(diǎn)，必須在立面兩個(gè)方向設有鋼管以保持結構的整體穩定性。
2.2.4材料的通用性
目前國內一些沙盤(pán)企業(yè)仍是在現場(chǎng)制作傳統做法，導致生產(chǎn)工藝技術(shù)難以改進(jìn)，阻礙了企業(yè)向現代化、專(zhuān)業(yè)化、規�；~進(jìn)的步伐，易造成環(huán)境污染。如果能夠實(shí)現零部件的標準化與通用性，企業(yè)就可以建立一個(gè)標準的零、部件庫。而標準零、部件庫的建立可以顯著(zhù)地提高生產(chǎn)效率、提升材料利用率、降低生產(chǎn)和運輸成本。
采用零部件組合沙盤(pán)，是以幾種規格的部件，按一定方式用連接件裝配組合起來(lái)，并且所有部件規格均已形成“三化”（標準化、系列化、通用化），便于工廠(chǎng)組織大批量生產(chǎn)。此次設計采用通用主材骨架部分為40*40*1.5異型冷鍍鋅鋼管，沙盤(pán)裙邊為標準定制605*610（630）*1.5優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板表面噴塑處理，臺面采用標準2440*1220*18的實(shí)心細木工板。由于模塊化程度高，準備工作做得較為充分。這些標準尺寸零部件模塊可以通過(guò)各種鏈接構件連接組合成形狀各異的沙盤(pán)，從根本上實(shí)現沙盤(pán)的創(chuàng )新性、靈活性和可變性。這一類(lèi)型的沙盤(pán)因為其組合單元是一個(gè)個(gè)標準零部件模塊，類(lèi)似于小孩子玩的積木。因此，也稱(chēng)為“積木組合式沙盤(pán)”，是現代組合沙盤(pán)的主要形式。
圖5模塊化組合
2.2.5局部設計
在沙盤(pán)在制作過(guò)程中，我們需要大量敷設線(xiàn)纜及安裝設備，如何安裝這些線(xiàn)纜及設備一直是困惱施工人員的問(wèn)題。由于設計中采用了組合元素，沙盤(pán)裙邊可以在調試完成后組裝，只要不超過(guò)沙盤(pán)裙邊高度的電器設備，無(wú)論是線(xiàn)纜安裝還是設備調試，都能方便施工人員進(jìn)出。同時(shí)也減輕施工人員工作強度。
圖6上沿口護板
近幾年來(lái)，燈光裝飾常常運用在各類(lèi)沙盤(pán)建設上。室內配置不同亮度或不同顏色的燈光，從某種程度上講破壞了沙盤(pán)的整體效果。此次設計中我們將常用于裝飾建筑物的燈帶通過(guò)裙邊上沿口護板隱藏其中，巧妙的解決燈光直射的問(wèn)題，以及造成的光污染。通過(guò)燈光的區分使人一目了然。使運輸演練沙盤(pán)增添藝術(shù)的色彩，使人感到現代化的氣息。
3.結語(yǔ)
從以上鐵道運輸演練沙盤(pán)設計中可看出，運輸演練沙盤(pán)結構形式、結構分析和結構柱腳設計，均與一般建筑沙盤(pán)結構有所不同。目前我國還缺少有關(guān)沙盤(pán)結構設計的規程，對這些方面沒(méi)有做出明確的規定。
圖7正在運行中的沙盤(pán)
面對越來(lái)越復雜的鐵道運輸演練沙盤(pán)結構，有必要對其結構形式、構造、通用性做進(jìn)一步的研究。以達到拋磚引玉、提高結構設計水平的目的。
參考文獻
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