铁路运营对风力发电影响的研究

铁路运营对风力发电影响的研究王龙63文章编号16727479201506006303铁路运营对风力发电影响的研究王龙锦州铁道勘察设计院有限公司，辽宁锦州121000STUDYONTHEINFLUENCEOFRAILWAYOPERATIONONWINDPOWERSYSTEMSWANGLONG摘要巴新铁路在修建过程中与风力发电区产生交叉，且风力发电设施距离铁路最近的距离只有164M。目前国内并无相应的规范去定义运营铁路与风电设施的距离要求，阐述铁路运行时振动对风机设施基础的影响以及周围气流变化对风机扇叶的影响，可为同类工程的勘察设计积累经验。关键词铁路运行风电设施振动气流中图分类号U2122文献标识码A1概述2007年8月7日，巴新铁路取得了国家发展改革委关于新建巴彦乌拉至新邱铁路项目核准的批复发改交运20071941号文件。截止至2009年，在巴新铁路初测、定测等现场勘察设计过程中，我院与当地市政府部门进行过调查沟通，现场无风电场存在且当地规划部门也未提出有风电场的规划。2012年10月，铁路穿越的局部区域出现了风力发电设施，由于风力发电塔的相关设计规范尚未提出铁路运营对其影响的具体要求，只是简单的标注为距离线路中心大于2KM，而此次风力发电塔距离铁路的最小距离为收稿日期20150914作者简介王龙1982一，男，2005年毕业于辽宁工程技术大学地质专业，工学学士，工程师。164M，需要研究铁路在运营过程中对风机设施发电的影响。2影响内容及交叉情况巴新铁路运行时产生的振动对风机设施基础的影响；巴新铁路列车经过时，周围的气流变化对风机扇叶的影响。巴新铁路共两次与风电设施交叉，具体里程为DK49308与塔146号、塔148号之间电缆交叉及DK51455与塔129号、塔130号之间电缆交叉，如图1、图2所示。3振动对风机设施基础的影响分析31振级预测值根据铁计函201044号“关于印发铁路建设项度、运营管理、工程投资等因素，采用万吨列车在鄂上铁路上海庙东站集结方案。参考文献1中铁工程设计咨询集团有限公司鄂托克前旗至上海庙线可行性研究总说明书R北京中铁工程设计咨询集团有限公司，20142中铁工程设计咨询集团有限公司鄂托克前旗至上海庙线初步设计总说明书R北京中铁工程设计咨询集团有限公司，20153易思蓉铁路选线设计M成都西南交通大学出版社，20054铁道部第一勘测设计院铁路工程设计技术手册线路M北56【78京中国铁道出版社，1994GB500902006铁路线路设计规范S北京中国计划出版社，2006GB500912006铁路车站及枢纽设计规范S北京中国计划出版社，2006李冬冬陶鄂铁路乌审旗地区接轨方案研究J铁道勘察，20141张伟，惠汝波山西中南铁路通道万吨列车引入日照港方案探讨J铁道货运，20135铁道勘察2015年第6期420410400390口380370惺360350340330320图129号、130号风力发电塔与巴新铁路相对位置及高度示意单位M基扭叵图246号、148号风力发电塔与巴新铁路相对位置及高度示意单位M目环境影响评价噪声振动源强取值和治理原则指导意见2010年修订稿的通知”，铁路环境振动儿预测计算式如下1ZVLCIL式中振动源强，列车通过时段的最大Z计权振动级DB；C第I列列车的振动修正项DB；N列车通过的列数。振动源强VL依据铁计函201044号文及本铁路的设计运行时速，客车速度按照120KMH，源强取值775DB，货车速度按照80KMH，源强取值80DB。振动修正项C按CCCCC月CCGCC进行计算速度修正C，依据本铁路客车设计速度120KMH，货车设计速度80KMH，速度修正源强取值分别为775DB及800DB；轴重修正C，预测车辆与参考车辆一致，轴重修正为0DB；线路类型修正C该修正仅对距线路中心线3060M范围内进行修正，由于风力发电设施距离线路的最短距离为164ITI，线路类型修正为0DB；轨道类型修正C，本工程铺设为有砟轨道，轨道类型修正为0DB；地质修正C，根据对振动的影响，本工程地质条件为第四系全新统冲积层，地质修正为0DB；距离衰减修正C，建筑群类型修正C，按照最不利条件进行预测，建筑群类型修正为0DB。列车通过的列数N依据巴新线铁路总体设计原则，近期开通客车1列日，货车12列日。通过铁路环境振动公式的计算，各风电设施基础的震动预测值如表1。表1各基础处振动预测32震动加速度的计算根据振动加速度级计算公式，可得出振动加速度有效值20LG旦1、50，式中振级DB；O振动加速度有效值MS；。基准加速度106MS。一面一卜一塑限一高一嗍型黧一甲巳。一一一一伽伽枷瑚姗姗铁路运营对风力发电影响的研究王龙65各基础处的振动加速度值见表2。表2各基础处振动加速度预测33分析结果经预测，考虑运营期列车速度、位置关系等相关因素，巴新铁路的列车运行对距离较近的风机引起的振动影响约为579651DB，远低于城市区域环境振动标准GB1007088之“铁路干线两侧”80DB标准要求，也低于城市区域环境振动标准GB1007088之“居民、文教区”昼间70DB，夜间67DB的要求。经计算，振动加速度有效值为00007850001789MS，即列车运行影响至风机基础处的加速度值为00007850001789MS。根据相关资料，该区域风机设计地震烈度为度，对应振动加速度要求为015G147RNS。，列车运行产生的振动加速度远小于风机设计标准要求，不会对其基础产生安全影响。4运行气流对风机设施的影响分析41气动力的数值判定根据现行铁道部的相关规定，只对高速铁路进行气动压力的分析，且研究范围均在铁路两侧声屏障附近。根据高速铁路相关测试结果监测对象为作用于轨道两侧声屏障上的脉动风压，声屏障距线路中心距离为42M。通过现场实测和有限元数值计算验证得到，在动车组以220330KMH速度运行时，2151TI高的声屏障气动压力绝对最大值为010030KPA；在动车组以250320KMH速度运行时，3151TI高的声屏障气动压力绝对最大值为030070KPA。图3为高速铁路设计规范TB106212009中7219相关内容中的规定。由图3可见，时速为160KMH的列车对于距离线路中心不同距离的气动力见表3。表3列车速度为160KMH时对周围气动力值距离M2345678气动力KNM04890265601740113008400540028由表3可见，列车对周边的气动力影响成级数衰减，距离线路8M时的气动力值仅为距离线路中心3IN气动力值的110。图3不同时速与距离的气动力值42铁路运营所引起的风级计算依据公式21600，可得到风速值。式中风速MS；气动力值KNM。通过计算，当8M距离的气动力为0028KNM时，计算所得的风速为67MS，根据国家风速表查得，相当于4级风的风力，对周边的影响为“吹起尘土”。43分析结果由于巴新铁路为货运铁路通道，列车运行速度小于160KMH，对周边的气动力影响较高速铁路会减小很多。参考以上的计算结果，考虑到距离线路最近的129号风机的距离为164M，气动力成级数衰减，趋近于无，故可认为列车经过时对风机扇叶的气动力影响很小5结论通过以上分析，列车运行时其引起的振动影响约为579651DB，远低于城市区域环境振动标准GB1007O88的要求，列车运行影响至风机基础处的加速度值为00007850001789MS，远小于风电设施设计时147MS的数值；而运行时产生的气流到距离线路最近的129号风机时，气动力成级数衰减，趋近于无。因此，巴新铁路的运行对风机的基础、以及风机周边的气流均不会产生影响。参考文献1常士骠，张苏民，等工程地质手册第四版M北京中国建筑工业出版社，20072GB10070