线路设计法精选(九篇)

第1篇：线路设计法范文

关键词：Protel；电子线路设计；电路图

随着计算机应用的普及，电子专业利用计算机来进行电路的设计越来越普遍。电子线路设计作为电子专业的中职生的一项技能，各中等职业学校都相继开了Protel软件应用课程。Protel具有原理图设计、印制电路板设计、信号分析、电路仿真等功能，这门课程容易入门。有助于师生进行电路设计，教学相长，Protel是我校开设的课程，它的操作界面直观、容易入门。虽然职业中学的学生电子基础参差不齐，但是经过一个学期的教学，学生都能基本掌握Prote!应用的绘图技能――原理图设计、印制电路板设计。我曾担任过这一课程的教学工作，面对的班级学生基础参差不齐，能让学生全面掌握这门课程困难重重，现正值学校的大力推广教研之风。利用Protel课程容易人手的这一特点，结合从教学所获得的经验，我进行了一些教法的探究和尝试，现总结如下。

一、学习初绘制各种实用的电路图。激发学生的学习兴趣

在开始上Protel这门课时，我准备了许多实用电子制作的电路图，如：闪光灯、直流电源电路、报警器、倒计时等等，并把它们在上课时向学生们展示，再把它们粘贴在教室的后面，下课后学生也能看到。这些电路图是学生们实际生活中接触过的，他们对这些电路图都有比较大的兴趣，从而能较为自觉地去学Protel。根据学生的学习情况把电路图分好类，有简单的、也有复杂的。明确了教学目标，注重学科的特点，联系实际，让学生学会应用Protel99SE软件，通过绘制一些实用的电子线路的原理图，让学生了解一些电路工作原理，根据原理图设计一些简单的印制电路板图，初步掌握电路设计的能力。因此。学生训练目标也明确，一学期下来，学生绘制的电路图就有二十多份，其中有很多是实用电子电路。而且进行优秀作业评比，评比出的作业图纸打印出来并贴在教室的公布栏，图纸形象、整齐美观。每每学生看到自己设计的图纸公布在教室上，就会觉得学有所获，进而会更加努力地去学习Protel。这样通过绘制各种各样的实用电路，学生的信心加强，越来越多的学生向老师请教。学生中形成了良好的学风，使更多不愿意学习的学生进入好学学生的行列中来，从而做到共同进步。

二、把教学细化到每节课一个任务，让学生的学习一环扣一环

上每节课时都详细地讲解一个内容。并一步一步地演示清楚，然后再让学生去完成，在下课前给他们打分。这样学生们都会觉得有事可做，学得会比较积极，碰到不懂的能自觉地向老师请教。Protel作为计算机辅助教学。学生每节课都能有相应的训练内容，化整为零，每一节课里明确提出一个或多个任务，让学生有更加明确的目标，知道自己在这一节课里该做什么。这样学生比较容易把握学习的方向。强调学习的连贯性，如果这节课的内容完不成，将会影响到下一节课的学习。从而在每一节课里他们都能积极地去学习，一次课下来，会觉得自己学会了一定的操作技能。当然在布置单项的内容训练时，要充分考虑学生的实际情况，不能太难，太难的话会让学生产生畏难的情绪，有打退堂鼓的念头。不过太容易的有些学生又会不想去做，这样的话就算老师讲得再好，也是白费工夫。因此我根据中职生水平参差不齐的实际情况，在每一次课都提出2个练习的任务。照顾到差的学生，第一个任务比较简单，全体学生都能够比较容易地完成，并加强对差生的辅导，务必使每个学生都能掌握。第二个任务让学有余力的学生去完成，会比较难一点，这样学习好、做得快的学生在做完第一个任务之后，不会闲下来，会试着去做第二个任务。这样整个班的学生都会有较大的学习积极性。

三、教学过程中兼顾对学生的管理

中职生的自控力和纪律性会比较差点，因此要保证上课的效果，首先就要保证课堂纪律好。于是在上第一节课时就跟他们约法三章，强调了课堂上的纪律。这样学生在上课时就能较好地遵守纪律，保证上课能顺畅地进行下去。比如在机房上课时，有些差生不做练习而去玩游戏，大部分都是觉得自己不是学习的料从而懒得去学，我一方面布置学得好的学生坐在他旁边，让好学生去帮助差学生，另一方面下课前会首先检查他们练习的完成情况并打分，对做得好的地方给予表扬。让他们有学习上的压力同时觉得自己也有能力把Protel学好，把他们的注意力转移到学习上来。在教学中必须坚持精讲多练的原则，采用灵活多样的练习形式，激发学生的学习积极性，练习过程中，巡回辅导，加强管理，无形中培养了学生自我管理能力。因为Protel的操作性比较强，而教材上讲的理论会较多。针对中职生喜欢动手操作的特点，在上课时我会本着“实用”和“够用”原则，尽量地少讲理论性的知识。把教材知识要点讲出来就行了，而把教材提炼为一步一步地操作教授应该怎样去做，多进行操作的演示和讲解，这样学生即使对理论的理解不深，也能去完成课堂上所布置的练习，通过Protel99SE软件多做练习，会提高他们动手能力，也会加深他们对电子线路设计知识的理解。

四、进行强化训练，提高学生的技能

第2篇：线路设计法范文

关键词：平面线形设计 直线型 曲线型 设计方法 特点

公路是自然界中的人工构造物，其位置确定不仅受地形、地质、生态等建设条件的影响，而且修建以后又反作用于自然，对自然的地形、生态等会造成或多或少的破坏，同时路线位置还会对运行安全产生长期深远的影响。公路线形设计是公路设计的核心，最终决定了公路的空间位置和反馈于驾驶员的视觉形态。线形质量的好坏，直接影响公路运营的安全、经济、舒适、快捷功能的发挥。

1 直线型设计

1.1直线型设计原理及方法

工程技术人员根据道路的等级、路线走向、控制条件和技术要求，首先在实地或图上采用一系列连续的导线来控制公路的走向和基本位置，然后在路线的转弯处，为适应行车和地形的要求，采用不同的曲线或曲线组合来完成导线折线处的合理过渡，从而形成整个路线的平面线形。即所谓的直线型设计方法。直线用以控制路线的走向和方位，在路线布置和设计过程中起主导作用。直线型设计方法通常有纸上定线和实地定线两种。

在我国公路建设早期，由于技术和现实条件等原因，不可能采用高水平的线形指标。因此，直线型设计得到了广泛的应用和推广。为我国公路建设的发展起到了很大的推动作用。

1.2直线型设计的特点

传统道路线形即为直线回旋线圆曲线的硬性组合。简单的运用直线与大半径圆曲线相结合，没有与地形地物条件相协调。以直线为主体、先定导线后定曲线，布线过程中导向线控制了路线走向，圆曲线、缓和曲线是直线的配角，线形单调，线形的均衡性和连续性较差。

随着科学技术的进步，传统的直线型设计方法已难以满足高等级公路平面线形设计的要求。近年来，曲线型设计方法日益被人们接受、采用。公路平面线型是由直线、圆曲线、缓和曲线构成，它们是公路平面线型的基本要素，我们称之为平面线型的单元。一条复杂多变的公路平面线型是由若干个单元首尾相连而成的，一旦各个单元确定，平面线形就随之而定。因此，只要对各个单元进行选择、组合和计算就可以了。

2 曲线型设计

主要有曲直法、积木法、拟合法、综合法、弦切线法、闭合导线法、端点受限法等

2.1曲直法

曲直法设计的步骤：（1）根据路线走向、地形与地物约束条件和技术要求，在地形图上徒手绘制若干段直线和圆弧，控制路线的总体线位，形成线形基本骨架；（2）根据直线与圆弧、圆弧与圆弧间的相对位置关系，利用图解法或解析法配置合适的缓和曲线，确定参数A值并考察各种线形元素之间的协调性和均衡性；（3）判断曲线组合类型，按照曲线组合类型采用“缓和曲线+圆曲线”即“LS + LY ”线形组合形式输入数据，进行平面线形（曲线）的计算、敷设和调整。

曲直法既保留了传统直线型设计方法的基本特征，用直线控制路线的走向和总体方位，有采取了曲线控制具体线位，利用直曲组合形成线形的骨架并合理配置相应的缓和曲线。这一方法与直线型设计方法相比较，计算简便灵活、直观，实际运用过程中具有明显的优越性。

2.2积木法

又称作线元设计法，是将组合复杂的道路平面线形“化整为零”分解成若干个线形单元，在已知道路线形起点信息（如坐标、切线或法线方向、曲率半径等）的基础上，从起点处开始设置任一单元（可沿任何方向延伸），并据此推算出该单元的终点信息（如坐标、法线方位角或曲率半径等）的方法。之后，再将此终点信息作为下一单元的起点信息加以利用，如此逐个单元往下推算，如同搭积木一样，将各单元首尾连接，构成一条连续完整的平面线形。

总之，积木法是一种比较典型的曲线设计方法，它完全摒弃了导线和交点，以构成公路平面线形的基本曲线单元（直线元、圆曲线元、缓和曲线元），将复杂多变的平面线型组合分解成逐个单元进行计算。具有如下特点：

1）曲线组合自由、灵活、多变，不受传统设计方法中线型组合形式的限制，常能直接表达设计人员的意图。

2）计算方法简捷、方便、明确，便于应用计算机进行辅助设计和计算。

3）积木法较适用于初步设计阶段和施工图设计 阶段的平面线型设计，最适应于旋工放线测量计算，尤其是对互通匝道计算特别方便。

4）积木法最大缺点是平面线型中某一线元发生变化，将导致整条路线的位置都要发生变化，曲线需重新计算，因而不便于线型的修改。

2.3拟合法

所谓“曲线拟合”，简单讲，就是如何将给定的一组数据（型值点）用一条光滑曲线连接起来的问题。根据拟合曲线对型值点接近程度的不同，拟合问题可分为“插值”和“逼近”两种类型。如果要求拟合曲线通过各型值点，则称为曲线“插值”；如果只要求拟合曲线以某种程度接近各型值点，则称为“逼近”。

常用的拟合曲线有：圆弧样条曲线、三次B样条曲线、局部坐标下三次样条曲线、三次参数样条曲线。

工程实践中所使用的拟合曲线，除应具有几何不变性质外，一般还需具有下列品质：①光滑性：一般要求拟合曲线至少具有二阶连续性； ②凹凸性：根据型值点确定的曲线要素，应保持型值点所具有的凹凸状态； ③精确性：由拟合构造出的曲线要通过或比较近地逼近所给定的型值点。

2.4综合法

综合法是将拟合法和积木法的优点加以综合应用，扬长避短，实现由拟合线形向传统线形转化的一种曲线型设计方法。其基本思路是：先对路线布设过程中确定的控制点进行样条曲线拟合设计，生成一条满足约束条件的光滑曲线，并沿路线前进方向求出一定间隔点处的曲率，生成拟合曲线的曲率图；由人工或计算机对拟合曲线曲率图进行“规则化”处理，得到与公路平面线形组合模式相一致的曲率图，据此推算出对应曲线单元的设计参数值；最后利用积木法进行曲线计算与敷设，绘制出公路平面线位图。

综合法将曲线拟合与线元设计有机结合起来，具有灵活、方便、易于控制的特点；这种设计方法的核心是两种曲线曲率图之间的转换；三次B样条拟合函数是逼近函数而不是插值函数，若要求生成的拟合曲线严格通过控制点或经济点，最好对输入的控制点作一些技巧上的处理或采用三次样条拟合；另外， 曲线敷设和计算也可以采用前述积木法中的直线、缓和曲线、圆曲线单元进行；应用这种方法，曲线的拟合过程可用于路线或匝道的方案布线，而在此基础上进行的“Ls+Ly”线元计算过程又能很好地应用于路线施工图设计和施工放样，因此，对于公路路线设计而言，综合法具有较好的应用价值。

2.5弦切线法

对于路线平面线形而言，其基本构成单元无外乎是圆曲线（直线）和缓和曲线。一段圆曲线的终点，可认为事其弦长（弧长）在相应的方向上的延伸所构成的：一段缓和曲线的终点，课认为是由其方向和距离所构成的。因此，在一段路线的起、终点坐标和切线方向固定的情况下，便能容易的求出坐标增量、方位增量的计算式，进而得出各曲线参数。设计人员只需在地形图上根据线形技术标准要求、地形和地物及环境约束情况，确定构成路线或匝道线形单元的弦线、半径等，并计算切线长度，确定曲线单元位置。这种当导线确定后，如何取舍放坡点，形成路线导线和交点，并使导线长度满足相应技术要求的方法即为弦切线法。

特点：弦切线法采用一系列的直线构筑路线的具体走向和方位， 总体上给人以直观明了的印象，设计人员操作简单方便；各种曲线类型已知参数值（如曲率半径等）可以在地形图上初步拟定；终点或中间点的控制条件会影响到整条路线的几何布置，；整条路线线位合理与否，关键取决于各弦线长度、位置及各弦线之间的相互关系，而这些在线形布置和曲线敷设之前都带有一定的盲目性。

2.6闭合导线法

在公路平面设计时，常常会遇到一些特殊的设计问题，如一些立交匝道、道路中间带、居民区道路线形设计，需采用曲线的复杂组合连接两条主线。针对上述情况，可将两条主线、匝道当成一个封闭的线路分析。根据闭合导线边长及角度之间的内在几何关系，设计出组合复杂的平面线形，即为闭合导线法。

闭合导线法具有通用性、简洁性及易于程序操作计算的特点，容易被技术人员接受，而成为公路工程及测量工作的一种有用的工具；闭合导线法尽管借助导线来进行计算，但就其路线几何布置方式和计算方法而言，仍然是工程师们在图纸上直接拟定圆弧参数及其组合形式，因而是一种典型的曲线型的设计方法；由于闭合导线法不适用于带缓和曲线的平面曲线组合，因此，这种方法仅能作为公路平面线形设计的一种辅助方法加以运用。

2.7端点受限法

顾名思义，端点受限是指组合形式已知的某段平面线形的起、终点的位置坐标（x，y）、方位角 和曲率半径R给定或受到限制。端点受限法完全摆脱了导线模式和繁杂的几何推导，其数学模型简洁、精确、统一和通用；同时解决了线形参数自动求解计算和线形自动定位计算这两类主要设计计算问题，便于应用和交互式图形CAD软件开发，而不必关心所设计线形的组合形式的复杂性，从而提高了设计的自动化水平。

3 其他曲线型设计方法

主要有BP神经网络法、CBR法和圆弧移动法。这三种方法目前应用较少，笔者也不甚了解，只做初步的特点说明。

3.1 BP神经网络法

BP神经网络能很好地逼近和模拟线位约束条件与线形参数之间的依存关系，由输出结果所得到的线形可很好地逼近所给的控制点位。因此，BP神经网络方法是一种用于平面布线的快速、有效的辅助方法。当然，应用这种方法的前提和关键是选取合适的样本集来训练BP网络。

3.2 CBR法

CBR方法体现了人工智能原理和方法，将别人的设计经验以样本集或事例库的形式保存下来，以便于指导相似的设计，减少甚至避免人工多次试探和调整，从而提高设计的自动化和智能水平。

3.3 圆弧移动法

圆弧移动方法作为曲线型设计方法的有效辅助手段，易于在交互式图形CAD软件系统中实现，充分发挥交互式图形设计功能，以辅助各种曲线型设计方法的应用，减少设计中的盲目性，从而提高设计效率。

4 结束语

采用不同类型的平面线形设计方法进行公路选线、设计，都要处理好线形与地形、环境及行车要求的关系。应根据直线基本型和曲线型（曲直法、拟合法、积木法、综合法、弦切线法、闭合导线法、端点受限法、BP神经网络法、CBR法、圆弧移动法）等不同线型设计方法的特点合理采用不同方法，提高道路平面线形设计的质量。本文分析了道路平面设计方法的原理及特点，这些方法的提出，为设计人员在选线过程中合理协调各种影响因素、解决设计主要矛盾提供了有益的参考。

参考文献：

[1]吴国雄.公路平面线形曲线型设计方法[M].北京：人民交通出版社，1999.11.

[2]杨轶.山区公路平面线形设计方法综述[J].山西建筑，2009，35（13）：255-256.

第3篇：线路设计法范文

关键词：涵轴测量定位优劣进出口

公路跨越沟谷、溪沟及人工渠道时涵洞是必选的构造物方案之一，就单个来说，其工程量较小，费用低，但对公路全线来说，因沿线密度高，可达3-5道/公里，因而涵洞总体数量多，同时沟形多样，涵轴定位需要一定的技巧性和灵活性。涵轴定位优劣直接关系到公路路基使用过程中的安全性及沿线村庄，农田等小水文环境的保护。

现目前涵洞在公路工程施工前期，调整变动量较大，往往出现一些角度不合适，位置不合适的涵洞需要变动。一需变动就要按项目管理流程，牵动管理各方进行报告，核查，测量，重新设计，批复，发文等各项工作，这些过程，都需要一定的时间，对工程顺利开展造成一定不利影响。为使涵洞轴线定位更加准确、高效，结合几个工程项目的实践经验，进行一些探讨如下。

涵轴定位勘察方法，从公路勘察实践过程中发现有以下两种：

、现场地形地貌及水文勘测调查后，将公路路线CAD平面图上加载上电子地形图，并和公路路线设计纵断面一块查看，初步定出沟谷，溪沟处涵洞的中心桩号及角度，做为初步设计图纸成果。施工图阶段按初设成果沿涵轴和角度进行测量，获取涵轴地面线数据，进行施工图设计。

、现场地形地貌及水文勘测调查后，结合公路电子测绘地形图及路线设计平面图、纵断面图，初步定出沟谷，溪沟处涵洞的中心桩号及角度，做为初步设计图纸成果。施工图阶段来到初设涵洞定位处，再沿涵位处沟谷中心测量位置和高程，将测量数据转为CAD平面图展到公路路线CAD平面图上，结合地形及沟谷中心位置，定出进出水口合理位置，从而确定出涵洞轴线位置。定出涵轴位置后，再进行施工图设计。

两种定位方法优劣情况比较如下：

方法

优势：在平顺沟谷中定位准确，且快速便捷，施工前期问题较少。

劣势：在曲折沟谷中涵洞进出口位置易偏差，进出口往往要进行填挖，以保证其进出水通畅， 严重者造成进出口填挖工作量大，往往要调整角度或移动涵位，需要重新设计。

（二）方法

优势：在平顺沟谷中定位好，施工前期问题较少；在曲折沟谷中沿涵洞轴线定出的进出口位置较好。

劣势：在曲折沟谷中因保证进出水口位置准确，涵身轴线会偏离沟中心测量点位，设计时对涵身开挖或填筑工程量不好掌握，从而影响涵洞设计质量并影响工程计价准确性。

据以上两种方法对比结果后，发现各有优劣，需要找到一种即能保证涵洞进出口位置准确，同时又能使涵轴线上地面线高程准确的方法。经思考后，推出方法如下：对直顺宽阔的沟谷可采用方案（一）直接定出涵轴位置和角度，可发挥快速高效优点，同时在使用中可满足涵洞进出水要求。如1-1图例：

1-1图例

对曲折沟谷先在初设阶段先沿沟中心进行测量，测出沟中心位置和高程，测点转为CAD展点到路线平面图上，结合沟谷进出口位置，定出涵洞桩号和角度，保证进出水通畅，以其做为初设成果。如1-2

1-2图例

施工图阶段再到现场沿定出的涵轴线进行详细勘测，采集涵轴地面线数据后，将其转为CAD展点，附加到公路路线平面图上。涵轴线测量展点见下1-3图例：

1-3图例

得到涵洞轴线上测量数据后，再用涵洞相关设计软件，据涵轴处地面线高程度，定出涵洞轴线的设计高程和纵坡，据填土高度确定出涵洞结构尺寸，一步步完成涵洞施工图设计。

第4篇：线路设计法范文

关键词：公路线形；组合；设计；方法

按照选线、平、纵面线形设计和平、纵线性组合设计的过程作为路线规划的开始，最后设计出来的线形应该是以立体线形展现出来，让驾驶员能够在立体线性当中判断出自己在行驶的时候选择的实际的行驶速度。为此，设计的立体线性组合在最后反应出的好与不好，体现在汽车在行驶过程中的实际车速上。若只是单独的考虑平、纵面线形设计，不在多方面的运用将二者结合起来，那么最后设计出来也将不会是出色的设计。

当设计速度大于等于60Km/h的时候，必须特别注意合理的运用好平、纵的组合关系；当设计速度小于或者等于40Km/h的时候，以安全驾驶为基础，须正确的将线型的要素规定值运用得当。若是条件能够允许，可以做成各种线型的合理组合；当能够满足汽车动学还有在力学方面的设计为基础时，可设计出能够满足在视觉感受和在心理上的舒服以及和周围的关系协调的和谐的排水设备。

1、平、纵组合的设计原则

1．1能够非常自然地将驾驶员的视线引导而且要有一种连贯性，要避免使驾驶员感觉到不舒服不适应或者将线型判断错误的设计，自然的将视线引导，是在平、纵线型组合要做的最基础的设计。

1．2要有相均匀平衡的技术点，不仅仅是在是否平顺，而且在工程的资金上也有着一些联系。当纵面线形采用低标准，而平面线型却采用高标准，这样的做法是完全没有意义的，相反也是这种结果。

1．3要选择利于在排水以及居民在行车方面的安全的组合设计，设置完善的坡度。

1．4减轻驾驶员在驾车时候的疲劳，要在道路两旁多做些绿化设计，在一定程度上也可将紧张感减弱。也在某一方面做到了将视线引导。

2、平曲线与竖曲线的组合

2．1竖曲线应该短于平曲线，并且将竖曲线置于平曲线内。

若是要将这两条曲线相对应，最好能够在平曲线两端设置缓和曲线，并且把竖曲线的起点和终点都设计在缓和曲线内，这样的立体线型有着平易顺通的效果还能够将视线引导，这种组合一般都会应用到高等级的公路上。另外，平、纵曲线要有协调感就需要设计大一些的半径，尤其处于凹形的竖曲线处的车速要变得快一些，曲线半径的设计就要再大一些。

2．2平曲线与竖曲线大小应保持均衡

经德国计算的统计，当曲线的直径不大于1000m就能达到均衡的效果。

当竖曲线和平曲线的其中一条设计的顺通舒缓而且半径大，则另一条线就不要设计成小而多。要知道在一个长的平曲线中有两个或两个以上的竖曲线，看上去感觉很别扭，反之亦然。

2．3暗、明弯与凸、凹竖曲线

暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的，悦目的。对暗与凹、明与凸的组合，当坡差较大时，会给人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、绕弯的感觉。此种组合在山区难以避免，只要坡差不大，矛盾也不很突出。

2．4平、竖曲线应避免的组合

平、竖曲线重合是一种理想的组合，但由于地形等条件限制，这种组合往往不是总能争取到的。如果平曲线的中点与竖曲线的顶(底)点位置错开不超过平曲线长度的四分之一时，仍然可以获得比较满意的外观。但是，如果错位过大或大小不均衡就会出现视觉效果很差的线形。

2．4．1要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。二者都存在不同程度的扭曲外观；前者会使驾驶员操作失误，引起交通事故；后者虽无视线诱导问题，但路面排水困难，易产生积水。

2．4．2小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠，因为这种组合对凸形竖曲线诱导性差，事故率较高;对凹形竖曲线路面排水不良。

3、直线与纵断面的组合

平面的长直线和纵面的长直坡互相配合，能够在双车道上超车方便，但是在行车的过程中乏味疲劳，易出事故。所以，设计中尽量不要运用长直线，要有些转折的能够随着坡度的变化，将平、纵组合合理的搭配，要防止和避免驾驶员能够一眼就看穿路线的方向。

4、平、纵线形组合与景观的协调配合

作为一种人工建造，道路应该作为一种景观来钻研探索。道路的修建能够对自然景观有着一定的作用，设计在道路两旁的绿化对驾驶员在驾车行驶时候心理上和视觉上也是有着很大的影响。

平、纵线形组合必须是在充分与道路所经地区的景观相配合的基础上进行。否则，即使线形组合满足有关规定也不一定是良好设计。相对驾驶员而言，看上去平顺美好的道路线形和两旁景观，才能够称得上是安全舒适的道路。对设计速度高的道路，平、纵线形组合设计与周围景观配合尤为重要。

道路景观工程包括内部协调和外部协调两方面。其中内部协调主要指平、纵线形视觉的连续性和立体协调性；而外部协调是指道路与其两侧坡面、路肩、中间带、沿线设施等的协调以及道路的宏观位置。实践证明，线形与景观的配合应遵循以下原则：应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段，比如对风景旅游区、自然保护区、名胜古迹区、文物保护区等景点和其他特殊地区，一般以绕避为主。降低对自然景观的破坏在沿线的方向，应该防止高填方路堤和深挖路基这种现象的出现；在纵断面方面要在填挖方面少一些；横断面设计要使边坡的造型与两边的自然景观和谐统一，当有必要的填挖的时候，应该对周围的自然景观进行弥补，进行综合绿化处理，尽力谋求与四周的自然景观融入一炉，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。

参考文献

[1]杨小波.公路路施工质量控制措施[Z]. 2006

[2]张克林．公路施工技术发展浅析[J]．现代公路，2008.

第5篇：线路设计法范文

但随着传输光缆网结构的不断完善及传输资源的不断增多，AutoCAD在绘制路由总图、制作规划方案、数据统计时存在劣势，很难将详细道路及建筑地标信息进行展示及标注，郊县及农村无地理数据信息点，无法对郊县进行详细的光缆通达规划，若通过设计人员人工补充底图，工作量巨大无法完成；通过相关带有地理信息的矢量地图转化为AutoCAD[3]时，图层展示混乱且不直观，尤其是不能完成基站、光缆、管道、等传输资源的数据查询及统计，更无法完成相关数据分析。

2、本文图层制作探讨

2.1MapInfo与GoogleEarth相互支撑

本文采用MapInfo作为基本制图软件（MapInfo地图基础数据由中国移动建设单位提供），MapInfo矢量图中含有城区建筑物、道路、郊县地理信息等大量基础数据，利用点、线、区域等多种图形元素，可详尽、直观、形象地完成路由总图及规划图层的绘制[4]。带坐标信息的AutoCAD也可以直接运用于MapInfo当中，MapInfo的精华是其分析查询功能，即它能够精确地在屏幕上查询、分析与其相应的地理数据库信息，方便快速完成传送网资源统计[1]。MapInfo提供了良好的经纬度控制显示技术，运用GeoCode功能使传输网相关资源能实时地、准确地显示在MapInfo中，本文以新疆阿拉尔市郊县及农村为例进行说明。由于MapInfo中的基础数据为一次性提供，无法实时更新，随着城区的发展，部分地区的相关信息已经发生了变化，无法做到准确规划设计。为此将GoogleEarth地图网络在线加载到MapInfo中，以GoogleEarth为底图进行传输资源和地理信息的校正和补充建设[2]，完成汇聚机房、光缆路由、光交等传输资源的绘制，贴近实际物理位置及传输路由，将传统的Auto-CAD逻辑路由图转变为带经纬度坐标的实际光缆物理路由图。在构建传输光缆网路由总图的同时可进行总体规划，具体思路如下：郊县末端接入层光缆通达所有行政村、兵团连队、厂矿、较大自然村（≥50户），接入层主路由一步规划形成实际光缆物理环路，提高传输网络安全性及承载能力；骨干/接入汇聚层光缆覆盖全面、安全稳健，覆盖所有县城、重点乡镇团场、行政区。按照目标传送网规划逐步完善郊县末端接入及主路由光缆覆盖，补充优化骨干层光缆，按照规划期分年度逐步实施实现目标传送光缆网。

2.2MapInfo转化为PDF开关图层

采用GoogleEarth底图作为参照，提高了传输网路由图的准确性和规划指导性，但随着传输网结构的日益复杂和传输资源的不断增多，MapInfo按照点、线、面进行图层划分也随之增多，开关图层展示光缆路由时操作较为复杂，本文将MapInfo传输光缆网资源转换为PDF进行展示，如图5所示。由上图可以得出，MapInfo中的图层转换成PDF开关图层时，图层并未减少，只是提高了操作的便捷性，本文进一步采用AdobeAcrobatXPro对导出的传输资源的点、线、面、文字图层进行合并、裁剪，使路由总图展示更加清晰、操作更为方便，规划成果输出直观更具指导性，通过PDF阅读器就能清晰实现光缆路由图的分层展示。

3、结语

第6篇：线路设计法范文

关键词：全寿命成本；输电线路设计；设计方法

中图分类号：TM621.5文献标识码：A

一，输电线路全寿命成本的预测模型

1，预测模型研究流程

对输电线路全寿命周期成本分析研究的本质是:在输电线路的设计阶段,在系统规划给定的决策信息条件下,基于输电线路的一般设计,对输电线路全寿命周期内的所有成本进行有效地预测,以根据全寿命成本的比较对输电线路的原有设计进行必要的反馈以改善其设计,使之符合输电线路建设的全寿命理念要求。

既然本项目是对输电线路全寿命成本进行先期的预测性研究,因此,应界定输电线路全寿命成本预测分析基本的前提假设条件,即在设计阶段,输电线路的全寿命成本预测是在输电线路的正常设计、正常施工及正常运营的情况下进行的,不考虑输电线路全寿命周期中的不可预测的偶然事件影响。

本文推荐的全寿命成本预测模型研究流程是:在输电线路部分确定性己知条件下,由常规性设计的经验,进行输电线路后续本体的设计假定,从而确定模糊的假设条件,如后续设计部件大约的型号、数量等参数,以此进行输电线路各个设计过程的全寿命成本计算。

依据输电线路设计过程进行的输电线路全寿命成本计算思路，在实质上,无论是在输电线路哪个设计过程及设计层次,通过已知的确定设计条件及根据设计经验确定的后续其它部件设计的模糊条件,构成输电线路一般设计的所有条件,由此,在足够的设计信息下根据同一分析方法进行同样的输电线路全寿命成本计算。

2，全寿命成本表示方法

依据输电线路的设计过程,在各类确定的及模糊的部件设计条件及设计参数下,其全寿命成本的的现值是与路径相关的成本现值、导地线的全寿命成本现值、杆塔的全寿命成本现值、基础的全寿命成本现值、绝缘子的全寿命成本现值、金具的全寿命成本现值、防雷及接地的全寿命成本现值、其它成本的全寿命成本现值等之和。

二，基于全寿命成本的输电线路设计方法

设计作为输电线路项目全寿命周期管理的龙头环节,全寿命周期设计意味着,在设计阶段就要考虑到产品寿命历程的所有环节,以求产品全寿命周期所有相关因素在产品设计阶段就能得到综合规划和优化。输电线路设计不仅是设计功能和结构,而且要考虑到电网的规划、线路本体的设计、线路的施工安装、线路的运行、维修保养、直到回收处置的全寿命周期过程。

根据全寿命成本的预测分析及输电线路的分层次设计方法,可建立基于全寿命成本的输电线路设计方法,其本质是:在系统规划给定的决策信息条件下,在满足输电线路各部件及整体技术性要求的基础上,通过一般性的设计,对输电线路全寿命周期内的所有成本进行有效地预测,从而可根据全寿命成本的比较对输电线路的原有设计进行必要的反馈以改善其设计,使之符合输电线路建设的全寿命理念要求。该方法的设计流程可见下图基于全寿命成本的输电线路“分层循环反馈”设计流程：

由上图可知,输电线路的设计是基于全寿命成本的分层次设计,即各个层次的设计均需全寿命成本的循环比较来进行具体设计的选择,可称为“分层循环反馈”设计方法。应用本设计方法,输电线路的设计和全寿命成本的预测是共同进行的,即各个层次的输电线路设计及全寿命成本预测均是在部分确定的己知条件下,由常规性设计的经验,进行输电线路后续本体的设计假定,从而确定模糊的假设条件,如后续设计部件大约的型号、数量等参数,以此进行输电线路各个设计过程的全寿命成本预测,从而对设计方案的选择提供全局性的经济指标。

三，实例分析

本节以导线方案优选举例说明基于全寿命成本的输电线路设计方法。

1，前提条件的确定

经过预测模型研究流程分析,架空导地线路全寿命成本的具体分析是在输电线路路径已选择完成的情况下,经过导地线的具体设计已掌握了部分必要的已知条件,它们包括了:输电线路设计的具体长度；输电线路路径的不同地形比例及气象信息分区；输电线路经过地区的各类状况；输电线路导地线的型号及相应长度；输电线路导地线的预期设计使用寿命；输电线路导地线的失效模式及相应的失效概率。

2，成本模型的建立

导地线包括了导线与地线,由于两者的使用寿命不一致,因而需分别进行建模。导地线成本主要包括了建设成本(即初始材料成本及初始建造成本)、检测维护成本、维修更换成本、失效成本、线路能耗成本及残值等。

以某5O0kV输电线路工程导线方案比选为例,已知该项目的路径长度为119km,采用双回路,主要气象条件为最大风速32m/S,覆冰厚度10mm;系统输送功率额定为1200MW.通过计算比较发现：是依据本文推荐的“分层循环反馈”设计流程,完全可以精确预测整个项目方案的全寿命成本。

本文推荐的全寿命成本预测模型研究流程是:在输电线路部分确定性已知条件下,由常规性设计的经验,进行输电线路后续本体的设计假定,从而确定模糊的假设条件,如后续设计部件大约的型号、数量等参数,以此进行输电线路各个设计过程的全寿命成本计算。根据全寿命成本的预测分析及输电线路的分层次设计方法,可建立基于全寿命成本的输电线路设计方法一“分层循环反馈”,其本质是:在系统规划给定的决策信息条件下,在满足输电线路各部件及整体技术性要求的基础上,通过一般性的设计,对输电线路全寿命周期内的所有成本进行有效地预测,从而可根据全寿命成本的比较对输电线路的原有设计进行必要的反馈以改善其设计,使之符合输电线路建设的全寿命理念要求。最终本文以导线方案优选举例说明基于全寿命成本的输电线路设计方法。

结语

在输电线路设计中提出了基于全寿命成本的输电线路设计方法一分层循环反馈方法。根据输电线路的确定性已知条件和模糊性假定条件,建立了输电线路主要部件全寿命成本的分层循环反馈预测模型。该模型通过仿真计算输电线路全寿命周期内的所有成本,并对输电线路的设计流程加入反馈功能实现对设计方案的改进,使之符合输电线路建设的全寿命理念。通过案例分析,证明了基于全寿命成本的分层循环反馈方法切实可行。

参考文献

第7篇：线路设计法范文

【摘要】基于送电线路设计对工程造价控制的作用与影响,本文以设计阶段作为控制工程造价的着眼点,分析了设计阶段工程造价控制中存在的问题,探讨了控制工程造价的具体措施。

【关键词】线路设计工程造价控制措施

一、前言

随着社会用电量的高速增长,电力工程项目建设投资规模也在不断增加。特别是近几年来,拟建和在建的送电线路很多,无论是发电厂的配套工程还是输变电系统的网络建设项目,都在某种程度上存在着忽视工程造价控制和管理的现象,造成项目建设的“三超”现象较为普遍。架空送电线路工程由于影响工程造价的不确定因素较多,造成控制难度进一步加大。这些问题已经引起了各级主管部门的重视,对于存在的问题,如何采取有效措施,使工程造价控制走向规范化、系统化、法制化轨道,已是当务之急。本文就设计阶段当前存在的影响项目投资效益的一些问题及控制措施展开论述。

二、设计阶段造价控制中存在的一些问题

根据有关资料的反映和初步调查研究的结果,我们认为目前在设计阶段造价控制中存在如下一些主要问题。

1.设计深度不够使工程造价得不到有效控制

近几年来,电力工程的建设项目多、进度要求快,各级电力勘察设计单位承担的设计任务也大幅增加。一些设计单位在遇到设计任务重、时间紧的时候,往往无法做到深入细致的调查研究,工作敷衍了事,未按国家标准进行设计,对具体设计方案缺乏比较,以及设计水平不高,审查制度不严等,最终造成项目设计深度不够、套用图纸不适等导致设计变更增多,使工程造价得不到有效控制。

2.工程设计和投资控制联系不够紧密也是工程造价得不到有效控制的一种表现

在实际工作中,由于送电工程专业技术性强的特点,一般都是勘测设计人员根据设计委托进行现场调查、勘测和方案比较,分阶段提供条件给造价人员编制估算或概预算。但是长期以来,技术人员由于缺乏经济观念,往往无法提供编制概预算所需的全部条件;而从事概预算编制的人员不熟悉工程设计和施工的工艺,无法吃透相关定额、标准的内涵,不能主动收集或向技术人员索取所需的全部条件,导致编制的概预算存在缺项、漏项或重复计算、高估冒算的情况,难以真实反映施工现场费用,有效地控制造价。

3.缺乏信息反馈和项目后评价程序使造价控制工作的质量得不到进一步提高

项目完成后由于缺乏造价成本信息反馈和缺少项目的后评价程序使设计单位缺少机会了解实际发生的工程成本,无法进行事后分析,在以后工作当中又有可能将问题带入下一个项目中,不能进一步提高造价控制工作的质量。

三、设计阶段造价控制的措施

造价控制是一个全过程的控制,同时,又是一个动态的控制。在设计阶段的造价控制,体现了事前控制的思想。设计阶段是项目即将实施而未实施的阶段,为了避免施工阶段不必要的修改,减少设计变更造成的工程造价的增加,应把设计做细、做深入。一旦设计阶段造价失控,就必将给施工阶段的造价控制带来很大的负面影响。为了纠正上述存在问题,根据上级有关文件的精神和行业技术标准,参照国内部分省市的先进经验,我们认为,在设计阶段应该从如下几个方面进行造价控制。

1.健全设计单位经济责任制,严格控制工程成本,提高竞争意识

设计单位和主管部门对于设计节约和浪费应制定明确的奖罚标准:对因设计原因而造成的工程浪费、工期延误及超出投资限额的损失,要追究设计人员责任;对科学合理、经济的方案予与奖励。促使设计人员增强主观能动性,提高自身素质和相互间竞争的能力,增强为业主控制投资成本,提高竞争意识。

2.推行限额设计,全面推广工程典型造价运用工作,加强技术和经济的有机结合

所谓限额设计,就是按照批准的可行性研究报告和投资估算,在保证质量、功能要求的前提下,控制初步设计;按照批准的初步设计编制概算,控制施工图设计和预算;同时,各专业要按分配的投资额来控制设计。限额设计必须贯穿于勘察设计的全过程。

推行限额设计有利于强化设计人员对工程全过程的造价意识,有利于经济管理人员及时进行造价计算,为设计人员提供信息,使勘测设计小组内部形成有机整体,克服设计深度不够及勘测设计相互脱节的现象,改变设计过程不算账、设计完成见分晓的现象,使投资达到动态控制的目的。同时,推行限额设计还可以促使设计和造价人员进行项目全寿命费用的分析,使他们不仅要考虑项目一次性的投资,还要考虑施工阶段和运行后的经济费用。比如:在输电线路工程项目设计过程中对于线路选线定位以及在雷区的防雷、冰区的避冰、抗冰、防冰、融冰等对运行成本影响较大设计方案的优化时,就有利于设计人员进行全面分析、仔细考虑、认真权衡,最大限度降低工程成本,在投资限额内控制好工程造价。

送电线路工程典型造价是国家电网公司加强工程造价管理,降低工程造价,提高投资效益的重要手段。在送电线路典型设计的基础上,按照各模块的使用条件,通过对大量实际工程的统计、分析,合理确定典型工程断面,再结合各地区各电压等级线路的特点,科学设定设计所需的边界条件,形成典型方案。然后,典型造价在典型方案的基础上编制完成。典型造价成果体现了科学性,先进性,合理性和适用性。在实际工程设计中,必须按照典型造价进行严格把关,若工程主要条件与典型方案有差异而产生造价费用偏差,应对各项技术经济指标进行严格认真的分析比较,直至该设计方案的造价指标在合理范围内。推广典型造价,有利于科学建立工程造价标准,合理评价工程技术经济指标水平,有效控制工程投资,努力降低电网工程建设成本。

中国电力顾问集团公司按年度编制了《电网工程限额设计控制指标》,该指标一般作为220～750kV架空送电线路工程设计阶段的限额控制参考指标。国家电网公司于2007年出版了送电线路典型造价,丰富了110KV～500kV送电线路的造价指标。限额设计和典型造价都是在大量实际工程统计分析的基础上形成的,编制原则是一致的,在运用中可以相互补充,相互借鉴。不论是限额设计或是典型造价,出发点都是要求在设计阶段把技术与经济紧密结合在一起。在工程建设过程中,设计人员与造价编制人员通过相互学习,密切配合,才能将技术与经济有机地结合起来。为此,设计人员必须提高素质、熟悉本专业的概算、预算和费用定额,熟悉建筑材料预算价格,树立强烈的工程造价控制意识,精心设计,大胆采用新工艺、新材料,把技术与经济统一起来。通过经济分析、技术比较及效果评价,正确处理二者之间的对立统一关系,力求达到在技术先进条件下的经济合理,在经济合理基础上的技术先进。技经人员应当努力提高自身的政治和业务素质,深入实际,多方掌握有关造价信息,密切注视在我们这个领域里新工艺、新材料、新设备的出现,建立相应的资源库,力求提高工作效率和准确率,为工程造价的有效控制提供合理的依据。

3.优化设计方案,有效控制工程造价

设计是工程建设的灵魂,设计成果的好坏对造价影响很大,因此必须尽可能地优化设计成果。根据国家发展和改革委员会2007年的《电网工程建设预算编制与计算标准》的规定,架空送电线路工程静态投资主要由四个方面构成:即本体工程费、辅助设施工程费、编制年价差和其他费用。本体工程费一般占65%～75%左右,辅助设施工程费一般占0.3%左右,编制年价差正常情况一般占5%～10%左右;其他费用一般占15%～30%左右。从投资构成上看,编制年价差虽然也占一定的投资比例,但它的高低主要受人工、材料、机械要素的市场价格波动影响,对投资主体来说为不可控因素,故对架空送电线路工程造价控制的重点应该是对本体工程费用控制和其他费用控制。本体工程由六项单位工程构成:工地运输、土石方工程、基础工程、杆塔工程、架线工程、附件工程。按静态投资对各个因素的敏感程度来排序,较高的是杆塔指标、人力运距、基础混凝土。因此,在设计阶段对本体工程的控制重点应主要控制这三个技术指标。

其他费用从构成上主要包括:建设场地征用及清理费,项目建设管理费、项目建设技术服务费、整套启动试运费、生产准备费、辅助施工费、基本预备费等。除建设场地征用及清理费用外,其它各项费用一般有较明确的开支项目和费用标准,概预算编制也有规定的费率计取标准,管理和控制较容易,工程实践中这些项目很少出现超支问题。因此,对其他费用的控制重点是在建设场地征用及清理费的控制。

(1)优化线路路径

对送电线路来说,路径优化是设计工作的第一步,也是控制工程造价的重要措施。路径的选择影响本体工程的多个单位工程,是影响整个工程造价的主要因素。设计人员在设计前,要十分重视沿线气象条件、地形、地质、水文、污秽等级、现有可利用交通条件、重要交叉跨越、重大障碍物拆迁等资料的收集工作。不能片面追求路径最短化,而必须在满足所属地区规划部门要求及避让通信、军事等设施前提下,考虑安全运行、方便施工、降低造价、经济运行、障碍物处理及大跨越情况基础上,对线路路径的多方案进行综合比选,选择技术经济最优的方案,例如:拆除建筑物和居民住房,砍伐经济林木或防护林,跨越采石厂等都会增加拆迁补偿费用,影响到其他费用中的建设场地征用及清理费的控制;不良地质会增加基础建设投入;而不良地形更会增加工程的总体造价。

(2)合理选择导线、地线

导线截面的选择应综合考虑线路的输送目的地负荷容量及负荷增长情况、导线制造、架线施工、运行维护等多方面因素,进行技术、经济的综合比较。发挥地线在防雷保护、通信等方面的综合作用,合理配置OPGW、良导体及普通地线,使选择的导线、地线既要满足技术上的要求,又要保证工程投资的经济合理。

(3)合理规划塔型

影响线路投资最敏感的因素就是塔材量,不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同。减少每公里塔材的耗钢量是降低造价的最有效途径。如每公里减少1吨的塔材,那么每公里可减少材料费及施工费用等各项投资约1万元。虽然每公里塔材的耗钢量不可能无限制地减少,但从以往工程统计分析看,不同的线路在标准相差不多的条件下,每公里塔材耗钢量可相差几吨。因此,在设计阶段,必须根据工程地形地貌条件,精心规划工程需要的各种塔型,在满足使用条件下选用耗钢量较少的杆型;同时,降低线路曲折系数,增加直线杆塔使用比例,以降低杆塔耗钢指标,从而控制工程造价。还可以结合近、远景规划,使用双回路或多回路铁塔,这样目前工程的造价虽然会高了点,但为以后的工程建设项目预留下线路走廊,避免或减少了下个工程的工地运输、土石方工程、基础工程、杆塔工程的施工工程量及建设场地清理费,从总体上讲还是会大大降低工程造价。

(4)优化杆塔基础形式

杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分,它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间,运输量约占整个工程的60%,费用约占整个工程的20%～35%,基础选型、设计及施工的优劣直接影响着线路工程的建设。在基础设计方面,根据每基杆塔的基础作用力和地形地质条件,优先采用掏挖、嵌固、岩石基础等原状土基础,并积极采用技术先进的基础型式和杆塔全方位高低腿、不等高基础等,可大大减少工程中土石方量和混凝土量,同时也减少了对自然环境和地面植被的破坏,有效地减少建设场地清理费,节约工程的投资。

4.加强设计变更的管理

在项目建设过程中,不可避免会发生设计变更。设计变更有业主的功能性变更与设计的技术变更,设计变更管理主要是针对设计的技术变更管理。技术变更又分施工图设计变更与施工中的设计变更,施工中的变更主要是材料设备采购变更和现场施工变更;施工图设计变更会产生基础或结构局部变更,从而影响工程的造价;再者,设计变更管理还涉及到变更所处的时间段的问题,对非发生不可的变更,设计人员应主动深入了解情况,争取把设计变更控制在最小范围:在设计阶段发生变更,只修改设计图,损失就少;在采购阶段发生变更,不仅要修改图纸,还得要采购新的材料和设备;若是在施工阶段发生变更,不但是设计图和材料设备的变更,而且会造成返工、拆除、重做,势必产生重大变更损失,造成浪费。总之,要严格控制设计变更,变更前要算好账,论证其合理性、必要性再变更,严格履行变更程序,加强设计变更管理,使变更控制在限额内,达到有效地控制工程造价。

5.形成跟踪制度

设计部门应形成跟踪制度,主动跟踪工程项目的建设过程直至工程财务决算。对发生“三超”的工程项目,设计部门应及时总结发生问题的主、次方面原因,区分对待。属于因设计阶段造成的,应针对其发生的原因,制定对应的规范、规定,保证同类型的问题在今后的工程中不再发生。同时,应加强与兄弟设计单位的横向联系,借鉴其优点与不足之处。

四、结束语

工程造价控制是基本建设的重要课题。设计阶段的造价控制主要是通过控制工程的估算、概算、预算,达到提高设计质量,降低工程造价,取得真正意义上的控制造价。因此,控制造价的关键在设计阶段。只要能够依据各项参考指标,严格执行规程制度,采用科学的方法,合理确定目标,就一定能使设计阶段的造价得到很好的控制,真正达到投资省、进度快、质量好的效果。

参考文献:

[1]刘振亚主编.国家电网公司输变电工程典型造价[M].北京:中国电力出版社,2006.

第8篇：线路设计法范文

总装配线上理想有效的物流应该是物料配送与装配生产紧密配合，但在目前的实际操作中，存在的以下问题导致总装线上的物料配送已经成为厂内物流的最大瓶颈。1)对物料送达时间要求不严格:由于对物料的配送顺序、配送时间没有做明确要求，经常会出现物料配送不及时甚至缺料而使生产过程出现停线状况，造成巨大损失。2)物料配送路径缺少优化:当前物料的配送路径选择都是按照工人的经验与习惯，送料过程中很容易造成车辆拥堵，并且在车辆行驶成本以及送料时间的控制上都没有达到优化。3)配送工人责任不明确:现阶段物料配送规则为FCFS(先到先服务)，由等待时长最长的工人负责完成新的物料需求，这种配送方式的弊端是如果由于配送工人的粗心导致物料配送出现问题，将没有办法找到责任人。

物流配送是现代化物流系统的一个重要环节，它是指按用户的订货要求，在配送中心进行分货、配货，并将配好的货物及时送交收货人的活动［3］。总装物料配送问题是生产物流优化问题领域的一个分支，随着准时生产(JIT)理念逐步被制造企业采纳，“近零库存生产”“即需即送”的物料配送模式已经成为制造企业降低库存成本、提高生产效益的关键手段之一［4］。车辆路径问题(VehicleRoutingProb-lem，VRP)是物流配送的核心问题，由Dantzig和Ramser［5］于1959年首次提出，VRP问题可以表述为为一些车辆确定访问一些客户的路径，每一客户只被访问一次，且每条路径上的客户需求量之和不超过车辆的运输能力，目标是使总成本(如距离、时间等)为最小［6］。

VRP问题的求解方法大体可分为两类:精确算法和启发式算法。许多学者对VRP问题的复杂性进行分析，得出几乎所有类型的VRP问题都是NP-hard问题。解决这类问题的基本途径是启发式算法，算法的求解速度和精度是研究的重点。遗传算法(GA)是由JohnHolland［7］受到达尔文进化理论的启发提出的，它是一种自适应随机搜索算法，通过对染色体的评价和对染色体的作用，有效地利用已有的信息来指导搜索最有希望改善优化质量的状态。由于隐含并行性和全局解空间搜索的显著特点，遗传算法在众多研究领域内得到了成功的应用［8-10］。郭辉煌、李军［11］是国内第一批研究VRP的学者，他们用传统启发式算法解决了一些相对简单的VRP问题，如送货点比较少得到容量约束、时间窗约束VRP，张涛［12］等通过遗传算法来保证搜索的全局性，用3-OPT算法来加强局部搜索能力，得到针对VRP的混合算法，谢秉磊［13］在其博士论文中对动态VRP问题进行了有益的探索。

1时间窗的分类与选择

由于汽车制造企业一般采用JIT的生产方式，其线边库存理论上应实现零库存，所以要求物料配送要满足一定的时间区间要求，对某一工位而言，如果其所需物料早于某一确切时间到达工位旁库存区，不一定有空间容纳这些物料，造成等待成本的增加，或者为了避免线边库存耗尽而要求在某时刻之前工位必须补充一定数量的物料，这些问题使运输车辆到达工位的时间受到了严格要求，这些总装线物料配送问题即可转化为有时间窗的车辆路径问题(VRPTW)，通过车辆路径问题的基本思想、理论和方法进行解决。VRPTW问题是传统的车辆路径问题加上时间窗的约束，在对满足客户需求和降低运输成本二者的权衡后，通常时间窗可以分为硬时间窗(HardTimeWindows，HTW)、软时间窗(SoftTimeWindows，STW)和混合时间窗(MixedTimeWindows，MTW)3种情况［14］，考虑到汽车总装生产实际情况以及各工位对物料配送的需求特点，本文研究中采用混合型时间窗，有以下几点因素。1)物料配送系统在实际作业中，如配送车辆早于需求工位的最早接受时间ETi，则配送车辆必须等待至该时间，造成等待成本的增加，但为了保证连续生产，工位不会拒绝配送服务，所以软时间窗比硬时间窗更符合工位对物料配送的要求，可以根据配送车辆违反时间窗约束的程度确定惩罚值P(t)的大小。

2)汽车装配属于拉动式生产，对物料配送要求严格，一旦配送车辆晚于所需工位要求的最晚接受时间LTi，会导致物料短缺而造成整条装配线停工，导致成本大幅增加以及时间的巨大浪费，所以应竭力避免出现配送时间晚于工位能接受的最晚时间。

3)在优化配送路径上，若以硬时间窗设计配送路线，如果工位时间窗宽度很窄，必定要求配送车辆数量增加以满足工位需求。过多的车辆同时带来了车辆成本、工人工资成本、维护成本的增加，而采用混合型时间窗，可以通过零担配送的方式降低成本。本文研究对象为混合时间窗约束下的物料配送车辆路径优化问题，如图1。

2总装线VRPTW的数学模型

总装线VRPTW的数学模型可以描述为:已知图G=(V，A)，V={0，1，…，n}表示节点集合，其中0为物料配送中心，物料需求工位表示为1，…，n;A表示由V中的节点连接而成的弧。配送中心拥有装载容量为Q的运输车辆m台，第i个需求工位的需求量为qi(i=1，…n)，且maxqi≤Q，即每个工位的需求量都不超过运输车辆的装载容量，并且所需物料只能由一台车辆完成。要求每台车辆的运送线路由配送中心开始，完成运送后返回配送中心结束。每个工位都存在一个服务时间窗口［ai，bi］，物料配送必须在此窗口内完成，早于或迟于该窗口的配送都将付出额外成本。目标为车辆在物料配送过程中花费时间最短。由于配送车辆匀速行驶，所以可以将目标转换为配送过程中行驶距离最短。

数学模型表示如下。目标函数:f=min∑ni=0∑nj=0∑mk=1dijxijk，(1)s．t．xijk=1，车辆k从需求点i到达需求点j，0，车辆k没有从需求点i到达需求点j;(2)yik=1，需求点i由车辆k负责，0，需求点i不由车辆k负责{;(3)∑mk=1y0k=m;(4)∑mk=1yik=1，i=1，…，n;(5)∑ni=0∑mk=1xijk=1，j=0，…，n;(6)∑nj=0∑mk=1xjik=1，i=0，…，n;(7)∑ni=1qiyik≤Q，k=1，…，m;(8)∑ni=0xipk－∑nj=0xpjk=0，k=1，…，m，p=1，…，n;(9)sik+tij－K(1－xijk)≤sjk，i，j∈V，k=1，…，m;(10)ai≤sik≤bi，i=1，…，nk=1，…，m。(11)其中，dij为需求点i到需求点j的距离，tij为车辆从需求点i到达需求点j所需时间，定义变量sik为车辆k在sik时刻运送物料至需求点i，K是一很大的正数。

约束(4)表示有m台运送车辆从物料配送中心出发;约束(5)表示每个需求点都有一台车负责配送;约束(6)和(7)表示每个需求点有且仅有一台车辆访问一次;约束(8)为车辆装载容量约束，限定了每条运送路线上装载容量不超过车的容量;约束(9)保证车辆行驶线路的连通性，即车辆到达某需求点，也必须从该需求点离开;约束(10)要求车辆不能早于sik+tij时刻抵达需求点j;约束(11)要求车辆在配送过程中，满足需求点的时间窗约束。

3VRPTW的改进遗传算法(IGA)

3．1染色体的编码方式

带时间窗的车辆路径问题是一种基于次序的组合优化问题，对染色体采用基于工位需求点的编码方式。工位需求点用标识符i表示，i=1，…，n，物料配送中心用0表示。每条线路都始于、终于配送中心，所以染色体中两个相邻字符0之间表示一条子路径。如:0-3-2-5-0-1-4-6-0。表示两条路径。

3．2染色体适应度

在此将VRPTW模型中的车容量约束和时间窗约束作为惩罚项添加到目标函数中，则染色体i的惩罚函数为fi=∑ni=0∑nj=0∑mk=1dijxijk+M∑mk=1max(∑ni=1qiyik－Q，0)+Me∑ni=0∑mk=1max(ai－sik∑nj=1xijk，0)+M∑ni=0∑mk=1max(sik∑nj=1xijk－bi，0)。其中，Me为早到惩罚系数，M为很大的正值，即如果需求量之和超出车容量或到达时间晚于工位需求点接受的最迟时间，则fi值将变得很大。染色体i的适应度函数定义为f(i)=bfoptfi。其中，b为一常数，fopt为当前种群中适应度函数值最好的染色体，即有最小惩罚值的染色体。

3．3初始群体

给定种群规模，根据工位需求点的数目随机产生1～n的全排列，再根据约束条件加入配送中心0，将染色体分成一个个的基因段，分别表示不同路径，直至达到种群数量。96

3．4选择

虽然传统赌简单易操作，但由于随机操作的原因，选择误差比较大，有时候适应度高的个体反而失去选择机会，最终使结果难以收敛到最优解［15］。为此，提出改进的赌选择算子，该算子在传统赌的基础上加大随机数的产生次数和加入排序选择的思想，并融合了最佳个体保存选择策略，能够提高算子的选优性能。假定种群规模为M，父代种群Z={a1，a2，．．．，ai，．．．，aM}，其个体适应度为f(ai)，子代群体初始状态为Y={}，其步骤如下。1)将所有个体按适应度由大到小排序，排序后为Z'={b1，b2，…，bi，…，bM}，其中f(bi－1)＞f(bi)＞f(bi+1);同时记适应度最好的个体为k，即f(ak)=max(f(a1)f(a2)，…，f(aM))。2)计算群体Z'的个体适应度总和∑Mi=1f(bi)。3)计算每个个体的选择概率Pbi=f(bi)/∑Mi=1f(bi)。4)计算每个个体的累积概率Qi=∑ij=1Pbj。5)①转动M轮生成M个［0，1］之间的随机数r。如果r≤Q1，则选择染色体b1，否则，选择第i个染色体bi(2≤i≤M)，使得Qi－1≤r≤Qi。②统计M个累积概率区间内的ω值ω1，ω2，…，ωM，其中ωi是［i－1，i］区间内随机数r的个数。③取ω的最大值ωj所在区间对应的个体bj为本轮转动后所选的个体Mi，即:Mi=bj，其它;Mi=bmin(i1，i2，…，il)，若存在多个相同的ω值ωi1，ωi2，…，ωil(l≤M{)。④将Mi并入子代种群Y。⑤直到选出的新个体达到种群规模，则转6)，否则转①。6)找出子代种群Y中适应度最低的个体n。7)用父代种群Z中适应度最高的个体k替代个体n。8)存储所有新个体为新一代种群。

3．5交叉

由于染色体中包含多个0，采用传统的交叉操作时可能会出现两个或两个以上的物料配送中心节点相连，即存在不含工位需求点的路径，这样导致大量不可行解，为了不使优良的基因丢失，本文提出采用一种改进的最大保留交叉策略，能尽可能保留上一代的优良基因。操作步骤:1)随机选取两个交叉点，若两交叉点对应的染色体基因值为零，则进行交叉;2)否则左(右)交叉点左(右)移至基因值为零的位置，再进行交叉。

3．6变异

自然界中物种的变异概率较小，因此变异算子在遗传算法中起到辅助进化的作用，它与复制和交叉的运算结合在一起，保证了算法搜索的有效性，还使得种群保持多样性，有效避免遗传算法出现早熟收敛现象。一旦随机数小于变异概率，则进行变异操作，首先在群体中随机选择一个个体和两个变异点，将变异段进行逆转得到新个体。

4实例分析

为了验证本文提出的改进遗传算法的可行性与有效性，选取Solomon标准测试题库中的C204算例作为试验数据进行验证，C204问题可以描述为:配送中心为100个处于不同地理位置、对送货时间有不同要求的客户提供服务，配送车辆容量一致，均为300单位，对每个客户的服务时间为90单位，配送中心及客户位置分布如图2所示，算例的具体试验数据见附录。应用matlab编制用于实现VRPTW模型求解的计算机程序，采取以下参数:种群规模m=400;染色体长度l=108;最大进化代数gen=300;交叉概率Pc=0．8;变异概率Pm=0．01;早到惩罚系数Me=1;晚到惩罚系数和超载惩罚系数M=1000;同时在同样的参数条件下，采用基本遗传算法对算例进行试验以比较改进遗传算法的优劣性，分别随机进行10次实验后取得最优实验结果如表1和表2所示。图3表示的是的改进遗传算法(IGA)与基本遗传算法(SGA)在上述参数条件下运行得到的进化过程分析图，可知采用SGA得到的优化曲线波动性相对较大，收敛速度较慢，而IGA所得到的优化曲线总体波动性相对较小，呈现明显收敛趋势，并在第120代开始趋于相对收敛，在相同进化代数时，IGA的运行结果均优于SGA。因此，本文提出的IGA是解决VRPTW问题的一种可行且有效的方法，可以将其应用到汽车总装线物料配送的路径规划上。

以某汽车制造企业为例进行实例计算。该企业总装车间的布局简化如图4所示，共有8个装配工作段(section)，由于装配线为双边装配，故有16个工位需求点，即物料送达点。表3是某批物料对应的每个工作段的需求量和时间窗，根据该车间生产实际，规定时间窗长度为15min，装卸时间均忽略。物料配送中心安排载重量为60单位的配送车辆负责此次配送。在实验计算中采用以下参数:种群规模m=30;染色体长度l=23;最大进化代数gen=100;交叉概率Pc=0.8;变异概率Pm=0.01;早到惩罚系数Me=2;晚到惩罚系数和超载惩罚系数M=1000;随机进行10次实验后取得最优实验结果如表4所示。从计算结果可以看出，算法的运行结果满足车辆容量约束和时间窗口约束，此路线是路径优化的一个较好结果，可作为物料配送路径选择的依据，具有一定的实际应用价值。同时，将其与总装车间原有配送方案的统计路径值720854mm比较，经过改进遗传算法优化后的路径值比原有方案节省了38%左右，大大提高了配送效率。

第9篇：线路设计法范文

关键词：任务教学法 机电技术应用专业

1 对机电技术应用专业的企业调研

1.1 企业需求的人才层次。在与毕业生所做企业负责人的沟通中，我感觉到企业不仅仅需要熟练的操作工，更需要知识范围宽或掌握多种技能的人才，熟练的操作能够保证生产任务的顺利完成，但设备的维护、检修等不仅仅是操作熟练的问题，更需要检修人员的思考分析问题的能力和对事物的判断应变能力。

1.2 企业需求的人才社会能力。通过调研，我发现毕业生进入企业学历不是衡量能力的唯一杠杆。企业固然考虑员工的教育背景和专业技能，但员工的职业道德、后续学习能力和社会能力对企业来说也很重要。正如众所周知蒙牛的用人原则“有德有才，破格录用。有德无才，培养留用。有才无德，限制录用。无才无德，坚决不用”，企业中沟通能力强，有责任心，遵守企业纪律，能吃苦，有职业道德和正确人生价值观的员工最受欢迎。

1.3 机电技术应用专业岗位调研。①职业岗位。通过对我院毕业生调研回访归纳，我院毕业生就业岗位可分为以下四类：a质量检验控制岗，占回访毕业生人数的20%。b设备调试操作维修岗，占回访毕业生人数的60%。c生产管理岗，占回访毕业生人数的15%。d行政管理岗，占回访毕业生人数的5%。从以上数据我们可以看出生产行政管理岗所占比例低，操作检验岗所占比例最大，可见我院毕业生基本还是学能所用。②机电专业职业能力。通过和企业负责人的沟通了解，企业对专业人才的职业要求有以下几点：a爱岗敬业，有责任心和职业道德。b能够识读基本的电路图。c会用常用的电工仪表、工具。d了解基本的低压电器并会使用。e能安装调试常见的电气控制电路。f能对电气控制线路进行排故、维修。g基本的计算机操作。h了解PLC编程原理，经过培训后能够应用企业使用的程序控制设备。i专业岗位需要有相应的国家职业资格证书。通过以上数据可以看到，企业对专业人才的要求不仅仅是基本知识的掌握，还需要员工有良好的职业道德和后续学习能力。③企业、毕业生对我院专业教学的建议。通过调研座谈，企业和毕业生对我院专业教学尤其是专业课的教学建议主要如下：a针对性的培养，开设的课程和教学内容要贴近专业职业要求。避免理论脱离实际，学习内容要和现阶段企业中机电岗位操作内容相关，使得学生毕业进厂后能迅速上手。b加强基础知识的巩固。要扎实学生对常见低压电器的结构、原理和常见控制线路的电路原理图的学习。要将职业安全自始至终贯穿整个中职教学阶段。不能等到学生进厂后还没有安全用电的意识和常识。

通过调研，我们看到现有的教学虽然有实训环节，但实训是在整个理论教学结束后集中进行的，且没有结合具体的工作场景。所以在如何更好的设计课程，让课程和职业场景相结合，及时通过实操巩固复习所学理论是我们所要思考的问题。

2 基于任务的《电力拖动控制线路》课程的教学设计

《电力拖动控制线路》是我院中职机电技术应用专业的一门核心专业课，它是维修电工中级工资格考试的理论基础。传统上，本课程以理论教学为主，教学结束集中对课程所学内容进行实训教学。学生在学习理论时感到抽象难以理解，而实训教学时虽然有了实物但因为中职学生学习能力较弱，理论学习和实训教学间隔时间一长，以前所学知识又忘掉大半，最终教学效果不是很好。根据我们的调研，为了更好的服务企业，培养出优秀的机电人才，我对《电力拖动控制线路》课程的教学改革的设计有以下几点思路。

2.1 建立任务改革《电力拖动控制线路》课程的教学改革。在目前的教学中，往往是老师对照课本按图对低压电器、常见的控制线路原理图进行讲解分析，学生听得很枯燥。理论教学结束后是集中实训，实训中要求学生反复的接线、排故以巩固所学知识，学生对反复的机械操作容易感到厌倦，而且理论教学和实训教学间隔时间长，学生已经对所学过的理论知识感到生疏，只是照猫画虎的机械接线，并不明白接线的原理，不能激发学生的兴趣，调动学生学习的主动性，教学效果不理想。教师教的费劲，学生学得盲目。因此《电力拖动控制线路》课程更适合任务教学，根据企业的实际生产环境和教材内容，老师将每块理论知识设计成一个工作场景，制定“任务”，让学生在假设的工作场景下去完成任务，在任务中为每个人都创造一个实践活动的机会。比如在进行电动机的点动控制线路模块的教学时，通过把这个模块设计成车工在用砂轮机来磨车刀的工作场景，把任务分解成设计电路原理图，根据电路原理图画出安装接线图，元器件的布置安装和检查，导线的选用，按原理图进行接线安装，安装结束后的检查，设计故障进行排故维修等若干个小任务，让学生分组合作完成老师布置的任务，通过任务的完成学生需要主动复习相关知识，运用学过的理论来解决任务中出现的问题，从而完成任务。任务的制定既调动了学生学习的主动性，逼着学生去寻找答案，加深理解巩固了所学的理论知识，体会到了寻找答案过程的艰辛和乐趣。在合作完成任务的过程中，训练了学生与人沟通合作的能力和团队协作精神，学生学得清晰扎实，教学效率被调高了，同时又将职业实践同学校的理论知识相结合，满足了企业对毕业生实践能力的要求。

2.2 根据调研，重新修正《电力拖动控制线路》的课程标准，将企业已经不再使用，行业已经淘汰的知识删除，对企业常用的知识重点设置，并适当加入行业、职业岗位最新知识动态。

2.3 改变教学观念，在教学活动中不能把老师和课本作为教学的中心，而是树立以任务为载体，以学生为中心，以老师为主导的教学观念。根据教学内容，设计工作情景，制定任务，实现理论――实践一体化教学。改变教学观念，以培养学生实践动手能力、自学能力、创造能力为目标的素质教育观念，是机电技术应用专业教学改革的迫切需要，也是职业教育与新时代工业生产实践的结合。

2.4 教学角色的转换：教师从讲授变成设计、制定任务，组织学生完成任务，在学生完成任务的过程中起到启迪引导的作用；学生从听众，被动接受知识变成主动参与完成任务，解决问题，寻找答案的人；多媒体、实训设备、元器件和课本从教学工具变成学生完成任务、寻找答案的工具；教学过程从以前的分析讲解变成学生完成工作任务、寻找答案解决问题的过程。

2.5 教学计划要符合职业岗位的要求。通过对本专业人培方案分析和理解，学生职业能力的培养是新的教学计划制定的目标，每个教学环节要合理安排，以理论为基础，任务为重点，理实互补，以对学生职业技能的培养为目标，结合考证实训最终使学生能够通过国家职业资格考试拿到职业等级证书和安全上岗证书，达到培养目标。

2.6 将技术应用能力作为《电力拖动控制线路》课程改革的重点。通过调研，我们发现企业对人才不仅要求有过硬的技术能力，人才的综合素质也同样重要，我们把学生专业技能和综合职业素质能力的培养作为目标，推进《电力拖动控制线路》课程的教学改革。参考国内外职业教育先进的理念，结合我院中职学生的知识结构、年龄特点、人才规格、就业方向制定任务通过实践场景构建任务化的多元整合课程体系；将“理实结合，兼顾发展”作为培养原则，合理结合教学内容、企业实际制定工作场景设计任务，通过任务化、理实一体化等多元教学方式把专业技术的基础知识、技能同企业生产过程、职业资格鉴定联系整合；通过用以学生作为主体的行动导向法、任务教学法等教学方式，根据企业实际生产或日常生活实际中设计教学任务，对现存的教学评价体系加以改进，针对中职学生文化基础薄弱，理解能力不强的特点探索能综合考虑理实一体化的教学评价方式。

2.7 加大对实训设备与教学设备的投入，继续开展工学结合、校中厂的建设，拓展“订单式培养”的办学思想。

2.8 加强学生职业道德和职业安全方面的培养。在对学生的专业技能以及理论知识进行配养的同时，还要注重学生职业道德和职业安全意思的培养。安全是一切生产的前提，没有安全一切皆为零，一个合格的职业人不仅仅要有过硬的专业技能还要有好的职业素养，安全用电习惯的养成，高尚职业道德的建设要从学生时代抓起。

2.9 加强学生就业指导，改变就业观念。学生的就业观念影响到其今后就业状况和一生的职业规划。学校或企业未来的发展又受到学生就业情况的影响。在调研中，我们发现中职生年龄小，玩心重，尤其是城市的学生在家娇生惯养，一旦进厂作为职业工人吃不了苦，容易辞职离岗，对企业的正常生产有影响，对学院的办学声誉也不利。所以在专业教育的同时我们不能忘记学生的心理、年龄特点，要做好相关的就业指导教育，分析企业发展形势、学生就业状况、行业发展空间、社会就业环境使学生对专业、行业、就业形势等有所了解，让学生明白不是一岗定终身，树立“学技能，谋生路，求发展”的择业观念，建立正确的就业观和人生观。

社会需要多方面多层次的人才，随着我国工业的快速发展，企业对应用型人才的需求很迫切，而职业教育的目的就是培养应用型人才。所以职业教育不能坐井观天拿着书本关上门进行理论教育，更要走下去，走出来去了解行业、企业的实际生产情景与职业资格鉴定部门联手，根据市场需要，走工学结合的教育模式。做到这点也就踏踏实实的解决了职业学院学生的“饭碗子”。在培养技能型人才的环节中，要以学生为主体，突出实践教学，让学生来完成模拟的生产任务，最终成为优秀的技术人才。通过对职业岗位的分析，对企业人才需求的调研，明确了机电技术应用专业要求，围绕专业要求和能力的培养改革《电力拖动控制线路》课程的教学方法，以使学生扎实掌握本课程的内容。

总之，通过对企业和我院毕业生的回访、调研，我对宁夏地区的人才需求和教学模式的改进有了新的认识。随着西部大开发的脚步，宁夏对机电应用专业人才有很大的需求，为了培养更优秀的机电人才，使我院学生的学校学习过程与生产过程相联系，走上岗不陌生，理实结合，对《电力拖动控制线路》课程教学改革是可行的。

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[8]教育部教高[2006]l6号关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[Z].2006.

基金项目：

本文为宁夏工商职业技术学院2012年教改课题《用任务驱动式教学模式进行中职《电力拖动控制线路》的教学》（编号：GS2012-42，主持人：王淑芳）的阶段性研究成果。