風電場道路參數選取與路徑選擇

文 | 計枚選

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風電場道路參數選取與路徑選擇

文 | 計枚選

風電場道路分為永久道路和臨時道路兩部分。臨時道路主要供施工期間風電機組等大件設備運輸和吊裝機械轉場之用。永久道路又稱作運行檢修道路，作為風電場運行期間巡場檢修之用。

在風電場施工安裝階段，臨時道路主要供運輸風電機組設備的車輛、材料運輸車輛以及吊裝機械通行。臨時道路路基承載能力、路面寬度、轉彎半徑、道路縱坡均應滿足以上車輛通行要求。施工結束后，臨時道路通過縮減路基寬度的方式恢復至永久道路設計寬度，一般為4.5m寬路基，供運行期間檢修維護之用。永久道路必須每年都進行相應的維護，特別是汛期來臨之前，一定要對邊溝進行清理，保證其流水暢通。

道路技術參數選取

道路技術參數選取的前期條件是大件設備重量、外形尺寸以及吊裝設備已經確定。表1為某廠家2MW風電機組大件設備外形尺寸、重量以及運輸車輛參數。

一、路面寬度選取

從表1可以看出，大件設備運輸最大寬度為4.2m，一般路寬都能滿足其要求。因此道路寬度主要還是由選取的吊裝設備所決定。

從目前施工經驗和吊裝機械的起重性能表可知，2MW風電機組大件設備應選取1000t汽車吊或500t履帶吊。常規500t履帶吊外側寬度一般在9m - 10m。其中風電專用伸縮式履帶吊，如三一重工的SCC5000WE，軌距在5.4m - 8.2m之間可選。1000t汽車吊輪距寬度一般在3.5m - 4.0m之間。

由此可見，選用汽車吊，則路面寬度主要取決于機艙的運輸寬度；路面寬度可選取5.0m，兩側各設置0.5m路肩，路基總寬度為6.0m。選用風電專用伸縮式履帶吊，路面寬度選6.0m，兩側各設置0.5m路肩，路基總寬度為7.0m；選用常規履帶吊，履帶吊考慮直接轉場，則路面寬度主要取決于履帶吊外側寬度，路面選10.0m，兩側各設置0.5m路肩，路基總寬度為11.0m。如考慮拆裝轉場，路面寬度可選取5.0m，兩側各設置0.5m路肩，路基總寬度為6.0m。

參照廠礦四級道路設計標準，并與風電機組廠家提供的運輸要求相結合，道路寬度一般選用以下標準：施工安裝階段路基寬度為7.0m，路面寬度為4.0m；運行期間檢修道路按照單車道考慮，路面寬4.0m，兩側各設0.25m路肩，路基總寬度4.5m。單行道按照廠礦道路規范要求，每隔200m - 300m設置錯車道，設置錯車道路段路基寬度不小于6.5m，錯車道路基有效長度為20m。若遇地形復雜，自然坡度較大地段，可不設置錯車道，利用風電機組平臺進行錯車。

二、道路轉彎半徑確定

根據以上確定的相關尺寸，建立道路轉彎半徑計算幾何模型，求算道路轉彎半徑。轉彎半徑計算幾何模型如圖1所示。

表1 某廠家2MW風電機組大件設備參考尺寸、重量以及運輸車輛參數

根據公式（1）計算道路轉彎半徑：

彎道加寬值計算公式為：

w= W1- W ，W1為加寬之后彎道寬度。

某風電場道路最小極限轉彎半徑取30m，則加寬值為：

三、道路豎曲線半徑確定

豎曲線半徑主要是由運輸葉片的車輛所決定，葉片長約50m，運輸車輛為超長軸特種半掛車，車輛長約39m，運輸長度約51m，要求道路豎曲線半徑較大。

圖2中運輸葉片平板車高1.3m，取0.5m安全距離，可調節高度0.8m。車輛運輸長度51m。圖中以A、B、C三點做圓得出：豎曲線最小半徑極限值為650m。

四、道路最大縱坡確定

從表1可以看出，風電機組大件設備中機艙最重，重量達80t，因此機艙運輸車輛爬坡能力是決定道路最大縱坡的主要因素。根據風電機組廠家運輸手冊的要求，結合多年來我國風電場建設經驗，道路縱坡最大取14%能夠滿足風電機組的運輸要求。一般來說，在條件相對較好的地區，風電場道路平均縱坡不宜大于5.5%。道路縱坡連續大于5%時應設置緩和坡段，緩和坡段坡度不應大于3%，長度不應小于50m。縱坡限制坡長見表2。

道路路徑選擇

確定好道路圓曲線參數以及最大縱坡之后，就可以進行道路路徑選擇。風電場道路主要是為風電機組服務，因此路徑選取時一定要與風電機組機位點在平面和高程兩個方面相銜接。

在平面方面，首先需要與已經確定的進場道路相連接，并且充分利用已有的道路，對不能滿足要求的已有道路進行局部改造。其次路徑要與已經確定好的風電機組施工平臺相連接，使得道路能夠和平臺暢通連接。最后在滿足前兩個要求的前提下，對路徑進行優化，使路徑最短，以達到節約土地、節省投資的目的。

在高程方面主要是路徑選擇時，要考慮道路最大縱坡與已經確定的施工平臺標高相對應。

一、確定引接點位置及高程

引接點是指風電場道路與已有道路相連接的地方。在確定引接點之前，先要進行現場踏勘，分別對擬選的滿足引接條件的道路進行詳細調研。調研的主要內容包括已有道路的路面寬度、路面破損程度、路基承載力、路線最小轉彎半徑以及大件設備途經路段所有橋梁的堅固程度，允許通過最大軸載等內容。

通過對已有道路進行調研，確定能夠滿足大件設備運輸的道路作為風電場道路的引接道路，最后通過實地測量得出引接點位置坐標和高程，反映在測量地形圖中。

二、道路路徑選擇

在風電場道路與已有道路引接點及高程已經確定的情況下，就可以進行風電場道路路徑的選擇。下面以某工程實例來說明風電場道路路徑選擇的方法及過程。

道路選線工作一般都在AutoCAD軟件中進行，先對AutoCAD進行設置，在軟件界面左下方圖3所示位置點擊右鍵，彈出一個界面，選擇“相對（R）”完成設置工作。完成設置后界面如圖4所示。

圖5為某工程局部1∶2000地形圖，等高線之間等高距為2m，每兩根綠線之間高差為10m。由于風電場道路平均縱坡一般不大于5.5%，最大縱坡不大于14%。按照這個坡度要求，每兩根綠等高線之間的路線長度最小不應小于71.5m，一般都在182m左右。該長度在圖5所顯的位置中能實時顯示，以便掌握已選道路縱坡情況。在確定該長度的時候應把握住以下原則：在坡度緩的地方該長度放大一些；在坡度陡的地方該長度適當減小。重復以上工作，直至路徑初步選擇完成。

在路徑初步選擇完成的基礎上對路徑進一步優化，如局部曲線取直等，直到完成最終道路路徑導線，在導線的基礎上再進行路線平面曲線設計。

山區風電場道路選線，為了展線爬坡，經常會設置一些回頭曲線。回頭曲線選取位置應位于較為緩和的地段，這樣能夠減少土石方開挖工程量。回頭曲線位置如圖6所示。

風電場內道路和每臺風電機組平臺都很好的銜接起來，這樣才能供風電機組設備運輸以及施工機械、材料運輸要求及運行期間的檢修維護之用。風電場道路和風電機組平臺之間的位置銜接關系如圖7所示。

結語

本文以某廠家2MW風電機組大件設備參考尺寸及重量為例，詳細地闡述了風電場道路平曲線要素以及最大縱坡確定的方法。并且得出，2MW風電機組大件設備采用汽車吊或者風電專用可伸縮履帶吊時，路基選取7.0m，轉彎半徑最小極限值30m，道路最大縱坡14%的情況下，能滿足大件設備運輸以及吊裝機械整體轉場的需要。