鐵道運輸沙盤結構設計探討

鐵道運輸沙盤結構設計探討引言近年來，隨著我們國家高鐵建設開放的不斷深切進入，中國高鐵總里程到達10463公里，居第一位。高速鐵路安全、便捷、高效、綠色發(fā)展，造福人類已是我們國家當前戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。各地方鐵路培訓機構、鐵路專業(yè)院校相繼投入了大量資金建設了鐵道運輸沙盤，鐵道運輸沙盤模仿教學系統(tǒng)是一種全新的教學手段，學生學習的經(jīng)過類似加入企業(yè)實戰(zhàn)，讓學生直接面對各種問題，能夠有效激發(fā)學生的學習興趣，激發(fā)學習潛能，培養(yǎng)實作性技能型人才。鐵道運輸教學沙盤即為在盤上模仿調(diào)度系統(tǒng)運行的整個經(jīng)過，它運用獨特直觀的鐵道運輸教具，提供了鐵道運輸調(diào)度系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)模仿，隨著鐵道運輸教學沙盤構造朝著大型化、多樣化、復雜化的趨勢發(fā)展，沙盤構造建造也從最初由施工制造單位自己設計、自己施工階段逐步發(fā)展到專業(yè)化設計、專業(yè)化制造施工階段。在知足要求的同時，沙盤構造的穩(wěn)定性尤為主要。1.沙盤構造特點當前國內(nèi)尚無相關的沙盤構造設計規(guī)范，由于鐵道運輸演練沙盤模仿教學時往往有大量學生。因而，沙盤本身構造穩(wěn)定性極為主要。沙盤構造與其他固定的建筑構造相比，重要有如下一些不同特點：〔1〕沙盤屬于輕型建筑構造，但一般使用年限在十年以上，考慮日后的維護，盡可能選擇能夠抗白蟻蟲柱且耐腐蝕金屬構造；〔2〕大部分建設場地在室內(nèi)是不允許現(xiàn)場焊接，沙盤應多采取鋼、鋁合金構造，所有的構件均在工廠加工，然后在現(xiàn)場通過螺栓連接進行安裝，這種方便、安全做法符合場地對于沙盤快速搭建要求；〔3〕沙盤構造在現(xiàn)場不能做基礎，以免會損壞室內(nèi)構造，使得柱腳設計有所不同；〔4〕通過沙盤構造深化設計，借助于沙盤構造自己，根據(jù)現(xiàn)場要求來設置LED燈帶和音響設備等。通過此次110m滬寧高鐵動車運輸演練沙盤鋼構造設計，其使用效果良好，得到學校的高度評價，本文對鋼構造沙盤設計中的一些特點進行討論。同時為后續(xù)鐵道運輸演練沙盤構造設計工作提供一些借鑒。2.工程實例2.1工程大概情況該鐵道運輸演練沙盤平面呈“L〞型，長110m寬2.44m高0.84m，總建筑面積約268.4m2。是按滬寧高鐵一定比例制造沙盤模仿教學場境，共分為8個站〔南京南、鎮(zhèn)江南、丹陽北、常州北、無錫東、蘇州北、昆山南、上海虹橋〕圖1沙盤平面布置圖沙盤盤體采取金屬管材框架構造〔鋼架組件〕組合拼接。臺面采取實心細木工板制造，沙盤裙邊采取1.5毫米優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板外表噴塑處理，裙邊上沿口護板采取1.2毫米不銹鋼拉絲板45°造型收邊。正線線路真實模仿8個車站的線路、道岔及信號機的布置，并設置模仿站房、車站值班員控制臺以及車站信號操作終端。圖2正在調(diào)試中的沙盤圖3正在施工中的沙盤2.2構造設計在沙盤構造設計中重要考慮下面幾個方面的內(nèi)容。2.2.1構造形式大型建筑平臺構造由于無調(diào)節(jié)腳，因而無法做到水平度調(diào)節(jié)〔運輸演練沙盤使用要求外表平整度≦3毫米〕，為保證構造的整體穩(wěn)定性，需要在構造上設置抗側(cè)力構件來抵抗和傳遞側(cè)向力，通常采取的是剛性斜桿。而沙盤構造設計不同，側(cè)向力不是太大，通常采取的做法是上下水平拉桿。這樣既能夠保證構造的穩(wěn)定，又方便制造。圖4構造圖2.2.2荷載荷載包含沙盤構造自重以及沙盤上部設備重量。運輸演練沙盤教學期間，因人員密集，流動性大，因此在設計沙盤時因根據(jù)房屋建筑樓面荷載考慮。通常建筑荷載取為500kg/m2。2.2.3構造分析對于運輸演練沙盤框架構造來說，梁柱節(jié)點連接處理成鏈接，安裝也方便。沙盤屬于輕型建筑，沙盤的柱腳是不能做基礎的。進行構造分析時，所有的柱腳均簡化成鏈接，鏈接柱腳在實際施工中也是比較容易做到的。由于整個構造都是鏈接節(jié)點，必需在立面兩個方向設有鋼管以堅持構造的整體穩(wěn)定性。2.2.4材料的通用性當前國內(nèi)一些沙盤企業(yè)還是在現(xiàn)場制造傳統(tǒng)做法，導致生產(chǎn)工藝技術難以改良，阻礙了企業(yè)向現(xiàn)代化、專業(yè)化、規(guī)?；~進的步伐，易造成環(huán)境污染。假如能夠?qū)崿F(xiàn)零部件的標準化與通用性，企業(yè)就能夠建立一個標準的零、部件庫。而標準零、部件庫的建立能夠顯著地提升生產(chǎn)效率、提升材料利用率、降低生產(chǎn)和運輸成本。采取零部件組合沙盤，是以幾種規(guī)格的部件，按一定方式用連接件裝配組合起來，而且所有部件規(guī)格均已構成“三化〞〔標準化、系列化、通用化〕，便于工廠組織大批量生產(chǎn)。此次設計采取通用主材骨架部分為40*40*1.5異型冷鍍鋅鋼管，沙盤裙邊為標準定制605*610〔630〕*1.5優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板外表噴塑處理，臺面采取標準2440*1220*18的實心細木工板。由于模塊化水平高，預備工作做得較為充足。這些標準尺寸零部件模塊能夠通過各種鏈接構件連接組合成形狀各異的沙盤，從根本上實現(xiàn)沙盤的創(chuàng)新性、靈敏性和可變性。這一類型的沙盤由于其組合單元是一個個標準零部件模塊，類似于小孩子玩的積木。因而，也稱為“積木組合式沙盤〞，是現(xiàn)代組合沙盤的重要形式。圖5模塊化組合2.2.5部分設計在沙盤在制造經(jīng)過中，我們需要大量敷設線纜及安裝設備，怎樣安裝這些線纜及設備一直是困惱施工人員的問題。由于設計中采取了組合元素，沙盤裙邊能夠在調(diào)試完成后組裝，只要不跨越沙盤裙邊高度的電器設備，無論是線纜安裝還是設備調(diào)試，都能方便施工人員進出。同時也減輕施工人員工作強度。圖6上沿口護板最近幾年來，燈光裝潢經(jīng)常運用在各類沙盤建設上。室內(nèi)配置不同亮度或不同顏色的燈光，從某種水平上講毀壞了沙盤的整體效果。此次設計中我們將常用于裝潢建筑物的燈帶通過裙邊上沿口護板隱藏其中，巧妙的解決燈光直射的問題，以及造成的光污染。通過燈光的區(qū)分使人一目了然。使運輸演練沙盤增加藝術的色彩，使人感到現(xiàn)代化的氣息。3.結束語從以上鐵道運輸演練沙盤設計中可看出，運輸演練沙盤構造形式、構造分析和構造柱腳設計，均與一般建筑沙盤構造有所不同。當前我們國家還缺少有關沙盤構造設計的規(guī)程，對這些方面沒有做出明確的規(guī)定。圖7正在運行中的沙盤面對越來越復雜的鐵道運輸演練沙盤構造，有需要對其構造形式、構造、通用性做進一步的研究。以到達拋磚引玉、提升構造設計水平的目的。以下為參考文獻[1]中國國家標準.建筑構造荷載規(guī)范〔GB50009