风电场道路参数选取与路径选择

文 | 计枚选



风电场道路参数选取与路径选择

文 | 计枚选

风电场道路分为永久道路和临时道路两部分。临时道路主要供施工期间风电机组等大件设备运输和吊装机械转场之用。永久道路又称作运行检修道路，作为风电场运行期间巡场检修之用。

在风电场施工安装阶段，临时道路主要供运输风电机组设备的车辆、材料运输车辆以及吊装机械通行。临时道路路基承载能力、路面宽度、转弯半径、道路纵坡均应满足以上车辆通行要求。施工结束后，临时道路通过缩减路基宽度的方式恢复至永久道路设计宽度，一般为4.5m宽路基，供运行期间检修维护之用。永久道路必须每年都进行相应的维护，特别是汛期来临之前，一定要对边沟进行清理，保证其流水畅通。

道路技术参数选取

道路技术参数选取的前期条件是大件设备重量、外形尺寸以及吊装设备已经确定。表1为某厂家2MW风电机组大件设备外形尺寸、重量以及运输车辆参数。

一、路面宽度选取

从表1可以看出，大件设备运输最大宽度为4.2m，一般路宽都能满足其要求。因此道路宽度主要还是由选取的吊装设备所决定。

从目前施工经验和吊装机械的起重性能表可知，2MW风电机组大件设备应选取1000t汽车吊或500t履带吊。常规500t履带吊外侧宽度一般在9m - 10m。其中风电专用伸缩式履带吊，如三一重工的SCC5000WE，轨距在5.4m - 8.2m之间可选。1000t汽车吊轮距宽度一般在3.5m - 4.0m之间。

由此可见，选用汽车吊，则路面宽度主要取决于机舱的运输宽度；路面宽度可选取5.0m，两侧各设置0.5m路肩，路基总宽度为6.0m。选用风电专用伸缩式履带吊，路面宽度选6.0m，两侧各设置0.5m路肩，路基总宽度为7.0m；选用常规履带吊，履带吊考虑直接转场，则路面宽度主要取决于履带吊外侧宽度，路面选10.0m，两侧各设置0.5m路肩，路基总宽度为11.0m。如考虑拆装转场，路面宽度可选取5.0m，两侧各设置0.5m路肩，路基总宽度为6.0m。

参照厂矿四级道路设计标准，并与风电机组厂家提供的运输要求相结合，道路宽度一般选用以下标准：施工安装阶段路基宽度为7.0m，路面宽度为4.0m；运行期间检修道路按照单车道考虑，路面宽4.0m，两侧各设0.25m路肩，路基总宽度4.5m。单行道按照厂矿道路规范要求，每隔200m - 300m设置错车道，设置错车道路段路基宽度不小于6.5m，错车道路基有效长度为20m。若遇地形复杂，自然坡度较大地段，可不设置错车道，利用风电机组平台进行错车。

二、道路转弯半径确定

根据以上确定的相关尺寸，建立道路转弯半径计算几何模型，求算道路转弯半径。转弯半径计算几何模型如图1所示。

表1 某厂家2MW风电机组大件设备参考尺寸、重量以及运输车辆参数

根据公式（1）计算道路转弯半径：

弯道加宽值计算公式为：

w= W1- W ，W1为加宽之后弯道宽度。

某风电场道路最小极限转弯半径取30m，则加宽值为：

三、道路竖曲线半径确定

竖曲线半径主要是由运输叶片的车辆所决定，叶片长约50m，运输车辆为超长轴特种半挂车，车辆长约39m，运输长度约51m，要求道路竖曲线半径较大。

图2中运输叶片平板车高1.3m，取0.5m安全距离，可调节高度0.8m。车辆运输长度51m。图中以A、B、C三点做圆得出：竖曲线最小半径极限值为650m。

四、道路最大纵坡确定

从表1可以看出，风电机组大件设备中机舱最重，重量达80t，因此机舱运输车辆爬坡能力是决定道路最大纵坡的主要因素。根据风电机组厂家运输手册的要求，结合多年来我国风电场建设经验，道路纵坡最大取14%能够满足风电机组的运输要求。一般来说，在条件相对较好的地区，风电场道路平均纵坡不宜大于5.5%。道路纵坡连续大于5%时应设置缓和坡段，缓和坡段坡度不应大于3%，长度不应小于50m。纵坡限制坡长见表2。

道路路径选择

确定好道路圆曲线参数以及最大纵坡之后，就可以进行道路路径选择。风电场道路主要是为风电机组服务，因此路径选取时一定要与风电机组机位点在平面和高程两个方面相衔接。

在平面方面，首先需要与已经确定的进场道路相连接，并且充分利用已有的道路，对不能满足要求的已有道路进行局部改造。其次路径要与已经确定好的风电机组施工平台相连接，使得道路能够和平台畅通连接。最后在满足前两个要求的前提下，对路径进行优化，使路径最短，以达到节约土地、节省投资的目的。

在高程方面主要是路径选择时，要考虑道路最大纵坡与已经确定的施工平台标高相对应。

一、确定引接点位置及高程

引接点是指风电场道路与已有道路相连接的地方。在确定引接点之前，先要进行现场踏勘，分别对拟选的满足引接条件的道路进行详细调研。调研的主要内容包括已有道路的路面宽度、路面破损程度、路基承载力、路线最小转弯半径以及大件设备途经路段所有桥梁的坚固程度，允许通过最大轴载等内容。

通过对已有道路进行调研，确定能够满足大件设备运输的道路作为风电场道路的引接道路，最后通过实地测量得出引接点位置坐标和高程，反映在测量地形图中。

二、道路路径选择

在风电场道路与已有道路引接点及高程已经确定的情况下，就可以进行风电场道路路径的选择。下面以某工程实例来说明风电场道路路径选择的方法及过程。

道路选线工作一般都在AutoCAD软件中进行，先对AutoCAD进行设置，在软件界面左下方图3所示位置点击右键，弹出一个界面，选择“相对（R）”完成设置工作。完成设置后界面如图4所示。

图5为某工程局部1∶2000地形图，等高线之间等高距为2m，每两根绿线之间高差为10m。由于风电场道路平均纵坡一般不大于5.5%，最大纵坡不大于14%。按照这个坡度要求，每两根绿等高线之间的路线长度最小不应小于71.5m，一般都在182m左右。该长度在图5所显的位置中能实时显示，以便掌握已选道路纵坡情况。在确定该长度的时候应把握住以下原则：在坡度缓的地方该长度放大一些；在坡度陡的地方该长度适当减小。重复以上工作，直至路径初步选择完成。

在路径初步选择完成的基础上对路径进一步优化，如局部曲线取直等，直到完成最终道路路径导线，在导线的基础上再进行路线平面曲线设计。

山区风电场道路选线，为了展线爬坡，经常会设置一些回头曲线。回头曲线选取位置应位于较为缓和的地段，这样能够减少土石方开挖工程量。回头曲线位置如图6所示。

风电场内道路和每台风电机组平台都很好的衔接起来，这样才能供风电机组设备运输以及施工机械、材料运输要求及运行期间的检修维护之用。风电场道路和风电机组平台之间的位置衔接关系如图7所示。

结语

本文以某厂家2MW风电机组大件设备参考尺寸及重量为例，详细地阐述了风电场道路平曲线要素以及最大纵坡确定的方法。并且得出，2MW风电机组大件设备采用汽车吊或者风电专用可伸缩履带吊时，路基选取7.0m，转弯半径最小极限值30m，道路最大纵坡14%的情况下，能满足大件设备运输以及吊装机械整体转场的需要。