高山風電場道路設計與市政道路設計方法比較及應用研究

摘要：隨著可再生能源在全球范圍內的日益重視，高山風電場的建設勢在必行，高山地形復雜，生態環境脆弱，因此在設計風電場相關道路時，尤其需要考慮其對環境的影響及施工的可行性。在傳統的市政道路設計方法中，通常通過平坦地形的標準化流程進行設計，而高山風電場的道路設計則更需要結合山地特性的獨特要求。基于此，簡要分析了高山風電場道路設計的特點與難點，并以此對其道路設計的技術標準和方法進行了深入研究，以此引申出了高山風電場道路設計與市政道路在橫截面設計方面的異同。

關鍵詞：高山風電場；市政道路；平曲線指標；平面曲線彎道加寬值

Research"on"the"Comparison"and"Application"of"Road"Design"Methods"Between"Alpine"Wind"Farm"and"Municipal"Road

DENG"Qun""ZHAO"Yawei

New"Energy"Power"Generation"Branch"of"SPIC"Jiangxi"Electric"Power"Co.，"Ltd.，"Nanchang，"Jiangxi"Province，"330096"China

Abstract："With"the"increasing"emphasis"on"renewable"energy"worldwide，"the"construction"of"alpine"wind"farm"is"imperative.nbsp;The"alpine"terrain"is"complex"and"the"ecological"environment"is"fragile."Therefore，"when"designing"the"related"road"of"wind"farms，"it"is"particularly"important"to"consider"the"impact"on"the"environment"and"the"feasibility"of"construction."In"traditional"municipal"road"design"methods，"the"design"is"usually"conducted"through"the"standardized"process"of"flat"terrain，"while"the"road"design"of"alpine"wind"farms"needs"to"combine"the"unique"requirements"of"mountain"characteristics."Based"on"this，"this"paper"briefly"analyzes"the"characteristics"and"difficulties"of"road"design"of"alpine"wind"farm，"and"deeply"studies"the"technical"standards"and"methods"of"road"design，"so"as"to"extend"the"similarities"and"differences"between"road"design"of"alpine"wind"farm"and"municipal"road"in"cross"section"design.

Key"Words："Alpine"wind"farm;"Municipal"roads;"Horizontal"curve"index;"Widening"value"of"planar"curve"bends

風能作為一種清潔、可持續的能源，受到了廣泛關注，尤其是在高山地區，風力潛力巨大，開展風電項目不僅可以推動區域經濟發展，還有助于實現低碳減排的目標。然而，高山地區獨特的地理環境和氣候條件給風電場的建設帶來了諸多挑戰，其道路設計尤為重要。在市政道路設計中，通常采用的是行車安全、經濟合理、施工便捷等通用原則，而高山風電場的道路設計需要克服陡峭坡度、復雜地形等困難因素，強調環保、生態恢復等方面的考慮。

1"高山風電場道路設計概述

1.1高山風電場道路設計的特點

由于風電場通常位于高海拔和陡峭的山區，高山風電場道路的選址與規劃需充分考慮地形、地質條件和生態保護等因素，選址過程中，應進行充分的地形勘察，確保道路建成后能有效連接風電機組及周邊基礎設施，盡量減少對自然環境的影響。同時，交通能力的設計是高山風電場道路的一大特點。這類道路既要滿足日常運輸需求，還需兼顧風電機組設備的專用運輸需求，由于風電機組設備較為龐大且重，設計過程中需要考慮運輸車輛的尺寸和重量要求。例如：2.0"MW風電機組的葉片運輸，要求車板寬度達到3"m，且車頭與葉片尖端之間需要保持不小于50"m的距離，這就要求道路在寬度和轉彎半徑等方面進行相應的優化，以確保能夠安全、高效地運輸設備[1]。與此同時，山地風電場道路的結構設計要充分應對山區復雜的氣候條件和地質情況，山區地形極易受到雨水侵蝕、滑坡、塌方等自然災害的影響，設計過程中需對路基進行加固，選擇合適的排水設施，以減少水土流失與滑坡風險。

1.2高山風電場道路設計的難點

由于風機設備的重量與尺寸較大，特別是像2.0"MW風機這樣的設備，其塔筒寬度超過4"m，塔筒的最下節重量達到80"t，風機葉片長度大于40"m，而機艙的重量也是80"t左右，對高山道路的設計有著極高的要求，這些特殊的運輸需求，使高山道路工程的設計難度顯著增加。山地通常地勢起伏不平，存在陡坡、溝壑等地貌特征，要為風機的運輸提供安全通暢的道路，設計師必須對道路的坡度和曲線半徑進行精細計算，確保風機運輸車輛能夠安全通過，道路的橫斷面設計也需考慮設備的寬度和高度，避免在運輸過程中出現碰撞事故，因此在設計道路時，不僅要考慮運輸的便利性，還需充分考慮施工的可行性[2]。

2"高山風電場道路工程設計要點

2.1平曲線指標

2.1.1平曲線最小半徑與彎道加寬值

在高山道路工程設計中，特種運輸車輛的特點直接影響到道路的幾何設計參數，以湘電XE105-2000塔筒運輸車輛為例，其外輪廓寬度最大可達4.4"m，這就要求在道路設計中充分考慮運輸車輛的運輸特性，以確保運輸過程的安全性和順暢性。為了確保運輸作業時的順利進行，高山道路的直線段路面設計寬度要為5"m，這一寬度是在不包含路肩的情況下確定的，考慮到特種車輛的通行需求，設計寬度需明確滿足多車交會及特殊貨物的通過要求，而當車輛行駛至彎道時，涉及的最小半徑和加寬值設計就顯得尤為重要。并且，由于湘電XE105-2000塔筒運輸車的長度最長可達30"m，當考慮車輛轉彎所需的空間時，不可忽略其車身長度對道路設計的影響。在設計曲線時，需計算出合理的最小半徑以及彎道加寬，這關系到車輛的操控、行駛穩定性以及與道路幾何形狀的適配程度。在實際計算中，彎道加寬值設計可以利用下列公式進行計算。

其中，為曲線內側加寬取值，為塔筒運輸車輛控制長度（假設在彎曲處為全長），為道路直線段路面設計寬度，和分別代表道路路面外邊緣和內邊緣的半徑，通過此公式可以算出在曲線段需要加寬的程度，以適應特種運輸車輛的通行[3]。

2.1.2最小半徑與平面曲線彎道加寬值

針對XE105-2000kW機型的高山運輸道路，按照工程標準山區道路的最小轉彎半徑需要大于運輸車輛車長的50%，假設選擇的運輸車輛長度為12"m，那么最小轉彎半徑應≥12"m×50%=6"m。依據設計要求，最小極限轉彎半徑設定為20"m，這意味著在設計過程中應優先考慮選取大于或等于20"m的轉彎半徑，以確保運輸過程中的安全性和穩定性[4]。在進行平曲線設計時，要考慮外側的排水溝及土路肩的存在，排水溝與土路肩的寬度設定為0.5"m，設計人員需在計算平曲線的加寬值時，在基本計算值的基礎上減少0.5"m，這一設計修改旨在確保車輛能夠順暢通過曲線而不受路面寬度的限制。在設計期間，針對XE105-2000kW機型，利用其特性可進行具體的平曲線加寬值計算（如表1所示），然后以具體的設計參數為依據，考慮到該機型的特定動態性能及轉彎特性，假設車速為20"km/h，車輛的側向加速度為0.2"g，以此數據為基礎，根據彎道的轉向半徑與允許的離心力計算出所需的加寬值[5]。

2.2高山道路縱斷面設計指標

在高山的道路工程設計中，縱斷面的設計指標是確保設備安全運輸的重要因素。由于高山地形的特殊性，運輸車輛的行進速度普遍較低，且其通常不會超過15"km/h，這就要求在設計道路時，必須充分考慮運輸車輛的行駛特性，以避免出現車輛托底或設備碰撞地面的現象。關于最小坡長的設計，根據特種運輸車輛的特點，確定最小坡長為60"m。這是因為相較于普通平板車，特種運輸車的車長更小，基于此設計可以更靈活地適應運輸需求。在進行坡長設計時，需要確保坡道的平滑過渡，避免因坡度過大而導致設備在運輸過程中發生不必要的損傷對于縱坡設計，特別是在運輸重型機艙時，最大縱坡必須特別考慮，機艙作為風機設備中重量最大的部分，在運輸過程中不僅要避免因坡度過大導致車輛失控，還應綜合考慮道路的阻力和空氣阻力等因素。在設計過程中，確保運輸車輛的驅動力小于車輪與路面之間的摩擦力，同時大于各種阻力之和，保證運輸安全的基礎。此外，在高山道路設計中，主干道的最大縱坡一般設定為14%，這一坡度在滿足運輸機艙重量及其動態特性方面，能夠確保車輛在行駛過程中的安全性；而對于支路或特殊路段，則可以適當將最大縱坡增大至18%，但這一調整必須謹慎進行，以確保在一定的坡度下，車輛的安全控制不會受到影響[6]。

3"兩種道路設計中橫截面設計的對比分析

從技術指標的角度來看，風電場道路設計的標準與市政道路設計的城市支路設計指標幾乎相當，二者在基礎交通工程設計原則上的一致性，同時也反映出在不同類型的道路設計中，雖然服務對象和環境有所不同，但基礎的設計理念和技術指標仍然遵循相似的規律。由表2、表3可知，由于風電場道路設計所需承載的車輛在尺寸和重量上較市政道路設計車輛要大，因此在道路平面加寬的取值上，二者存在較大的差異[7]。風電場內往往需要大型設備和重型車輛的通行，這就要求道路在設計初期就必須考慮更為寬闊的通行空間，以確保設備的順利進出和安全行駛，這種設計思路的差異，既是出于對不同交通需求的適應，同時也是為了優化使用效率和安全性。此外，風電場與市政道路的橫斷面設計上也存在差距，市政道路一般會設有路緣石，其設計目的在于引導行車并保護道路結構，路緣石的設置使道路的行車道部分標高低于兩側的邊緣；而在高山風電場的道路設計中，中心線則被設計為標高最高點，行車道兩側并不設路緣石，既是為了減少了施工復雜度，也是為了在一定程度上提升行車的流暢性，降低重型車輛通過時的阻力。盡管二者在橫斷面設計中因為排水方向的不同而存在一定的差異，但在平面和縱斷面的設計中，二者的技術參數基本取值顯得相當，這顯示出無論是在何種道路條件下，駕駛安全和使用便捷都是道路設計的重要目標[8]。

4"結語

在對高山風電場和市政道路設計的研究中發現，二者均是既要滿足運輸需求，又要考慮生態保護與地方發展之間的平衡，通過科學合理的設計，在降低運輸成本的同時，將對環境的影響降至最低。不同的道路類型影響設計方案的選擇，而根據車輛特性、環境條件等因素進行合理設計，則是確保道路功能高效與安全的關鍵。在推進綠色能源發展的過程中，沒有任何一項工程可以孤立存在，涉及道路的每一個決策都應是綜合考慮的結果。

參考文獻

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