±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發展的重要輔助支撐。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，要進行科學的道路可通過性論證，而CAD軟件直觀的平面布置和準確測量，能為軸線平板車的道路可通過性提供技術參考。

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，經公路運輸至古泉換流站內指定位置卸車。

大件公路運輸全程38.4km，穿越宣城市區，運輸路況復雜，部分路段彎道急，運輸車輛專業性強，操作技術要求苛刻。工程準備階段，在對路窄彎急的地段特別是進站9km山路、80余道彎進行詳細勘察和資料收集的基礎上，使用CAD軟件模擬通行狀況，為通行技術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

如圖1所示，在軸線平板車通過彎道時，轉彎半徑的圓心始終保持在平板車的中垂線RL上。在平板車轉彎操控下，端頭軸線的車輪偏轉平板角度為α，其垂線和RL線相交，形成的交點，即平板車轉彎的圓心O。假設軸線平板車內切圓轉彎半徑R1，外接圓轉彎半徑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，已知軸線轉彎最大偏轉角α，則平板車轉彎虛擬的內切圓和外接圓隨之明確。

轉彎通道寬度：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用

在大件運輸時，路面的長度、寬度、轉彎半徑是客觀數據，而車輛的轉彎通行則是由平板車操作人員通過轉向機構的操控來完成的，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整行駛軌跡，以創造有利通行條件。因此，如何根據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，為空間尺寸的靜態比對提供數據。

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，應首先考慮轉彎至一半角度時，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。軸線平板車的轉彎通行過程，是動態的平移和旋轉操作的疊加。

平板車直行時，轉彎半徑無窮大，行駛路寬即為車寬；極限轉彎條件下，內切圓轉彎半徑R1，外接圓轉彎半徑R2，行駛路寬d=R2-R1。在單一的轉彎操作某種工況、車輪偏轉角度不變的情況下，軸線平板車的內切圓轉彎半徑在[R1，∞）內，外接圓半徑在[R2，∞）內，行駛路寬在[D，R2-R1]內。內切圓轉彎半徑R1決定彎道內側道路極限要求，外接圓轉彎半徑R2決定彎道外側道路極限要求。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），軸線平板車空間轉向45°角站位，軸線平板車極限偏轉角操作工況。將平板車組創建塊并平移，使其轉彎的虛擬內切圓靠近彎道內側邊線。然后，在軸線平板車轉彎半徑條件下，在通行彎道范圍內，車組平緩地作整體旋轉、平移操作演示。在確保內切圓在通行道路范圍內的前提下，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，觀察內切圓是否超出道路范圍（由于軸線平板車的正向和逆向轉彎技術參數相同，彎道外側也可做虛擬內切圓和外接圓模擬演示倒車行駛范圍）。以此內推，通過細微的角度和位置調整，確保軸線平板車通行區域的內切圓和外接圓始終在無障礙道路上，并保持適度的可調空間裕度。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驗證結果一致，證明了CAD軟件模擬在大件運輸工程領域有著切實有效的應用（見圖3）。

圖3 古泉換流站工程大件模擬運輸

6 結論

1）CAD在空間布置上有著良好的實踐應用，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）軸線平板車最大轉向角工況下，通過CAD虛擬內切圓和外接圓的平移、旋轉編輯，調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融合，并結合大件運輸工程實踐經驗，可以有效地論證大件運輸轉彎道路的可通過性。