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根據教育部網站統計,截止2013年12月,全國開設交通工程專業的院校有115所,其中江蘇省開設該專業的院校共計13所,四川省4所。該專業全國累計畢業人數達7000人。從性別比例統計上看,男生占80%,女生占20%。近3年全國就業率區間分別為2011年90%-95%,2012年85%-90%,2013年85%-90%。
上述統計結果表明,目前開設交通工程專業的院校不是很多,屬于相對偏冷門的專業,招生和畢業人數也不多,但是總體就業率基本保持在85%以上,高于全國71%的平均就業率。
一、開設交通工程專業院校分類
由于各高校的學科背景及交通工程專業所劃分在的院系不同,所以交通工程專業的培養方向、課程體系設置及學生就業也不盡相同。依照開設院校的特點,本文將開設交通工程專業的院校分為以下六類。
全國綜合性大學:同濟大學,東南大學。
傳統公路交通類院校:長安大學,重慶交通大學,長沙理工大學,山東交通學院。
傳統鐵路類院校:西南交通大學,北京交通大學,石家莊鐵道大學,蘭州交通大學。
汽車運輸類院校:武漢理工大學,西華大學,山東理工大學,淮陰工學院。
土木類院校:北京工業大學,南京工業大學,湖北工業大學,河南城建學院,長春建筑學院。
民航類院校:中國民航大學,中國民航飛行學院,南昌航空大學。
上述六類院校中只列舉了部分代表性的學校,并未對所有開設學校進行分類。
二、各類院校培養特點分析
由于交通工程專業在上述各個高校所處的院校及學校特點的不一樣,每個學校開設的課程也不盡相同,但同類高校之間還是具有共性的,下面分類分析。
(一)全國綜合性大學
此類院校以同濟大學和東南大學為代表,這兩所學校既是最早開設全國交通工程專業的學校,也是該專業的標桿學校。
同濟大學的交通工程專業開設于交通學院下,由于該院校知名度高,學生在交通行業口碑較好,學生就業較好。主干課程包括結構力學、鋼筋混凝土結構基本原理、工程地質、土力學與基礎工程、工程項目管理、道路規劃與幾何設計、客運交通系統、運輸經濟學等。根據課程設置可以看出該類型交通工程主要設置軌道交通工程、道路工程設計與交通設計規劃三大方向。
(二)傳統公路交通類院校
此類院校基本歸屬于原交通部,交通專業背景性強,學生畢業后也基本是在原交通部的下屬交通單位工作,例如中交公路局等。課程設置包括城市規劃原理、測量學、路基路面工程、道路勘測設計、交通規劃、運輸經濟學、交通設施管理與控制、交通安全、公交運營、交通樞紐設計。
(三)傳統鐵路類院校
此類院校的交通工程專業主要是在交通運輸(原鐵道運輸)專業背景下發展起來的,專業背景性不強。以西南交通大學為例,該校交通工程專業按交通工程和城市公共交通兩個專業方向進行培養,課程設置主要包括交通規劃、運輸布局、高速公路管理與控制、交通運輸智能技術、城市公共交通系統規劃設計。目前公交公司對本科類人才的需求主要還是集中在車輛工程方面,對運輸管理等重視程度還不夠,因此該類學生就業競爭力不夠強。
(四)汽車運輸類院校
此類院校的交通工程專業建設基本依靠汽車工程,交通工程專業的就業方向基本屬于汽車運輸工程方向,學生畢業后多數從事汽車運輸調度工作。專業課程設置主要包括運輸場站設計、交通調查與分析等。由于目前國內汽車運輸業發展緩慢,所以學生就業率普遍不高。
(五)土木類院校
此類院校的交通工程專業基本歸屬于土木工程系,專業方向為道路工程方向,建設基本依靠土木工程,學生畢業后主要從事道路工程設計、施工等工作。專業課程設置主要包括結構力學、土力學、地質工程、結構設計等。由于目前國內公路與鐵路建設發展蓬勃,所以學生就業率較高。
(六)民航類院校
此類院校的交通工程專業基本歸屬于民航系,專業方向為機場工程方向,建設基本依靠土木工程,學生畢業后主要從事機場工程設計、施工等工作。專業課程設置主要包括結構力學、土力學、地質工程、結構設計等。目前國內機場建設發展蓬勃,而且該行業具有一定的壟斷性,因此學生就業率也較高。
三、西華交通工程專業
西華大學交通工程專業于1999年申報,2000年招收第一批本科生,截止2014年10月,共計招收14屆學生,累計培養500余名學生。
西華交通工程專業設于交通與汽車工程學院,由上述汽車運輸類專業轉變而來,專業方向目前包括道路工程和交通規劃與設計兩個,但是根據學生就業市場需求,只開設了道路工程方向的教學班。
對比上述各類院校的交通工程專業開設課程特點,建議西華大學交通工程專業開設道路施工和軌道施工兩個教學方向。
(一)道路施工方向
四川地處于西部欠發達地區,道路基礎設施條件較差,道路建設需求在未來還是很大,道路施工方向的交通工程專業在未來的需求量將很大。開設課程建議參考南京工業大學的交通工程專業課程,主要專業課程如下:結構力學、土質土力學、道路工程制圖、道路建筑材料、道路施工、路基路面工程。
(二)軌道施工方向
目前全國地鐵與高鐵建設方興未艾,對軌道工程方向需求量巨大,但是在本科專業目錄里沒有軌道工程專業名稱。根據上述分析,我校交通工程專業可以開設軌道交通工程方向。開設課程建議參考同濟大學的交通工程專業課程,主要專業課程如下:結構力學、鋼筋混凝土結構基本原理、工程地質、土力學與基礎工程、工程項目管理、軌道工程、橋梁隧道工程。
四、總結
西華大學作為地方性高校,專業建設應該貼合地方,專業學科應該具有自己的特色,因此建議西華交通工程專業按道路工程與軌道工程兩個方向進行人才培養。交通工程作為一個工程類專業,人才培養過程中在重視理論知識傳授的同時,還應該重視對實踐類知識的教授。因此要求培養的學生具有專業基礎扎實、實踐動手能力和適應能力強、能吃 苦等特點。
只有做到以上幾點,西華交通工程專業培養的學生才能在就業中避開與重點高校和其他高校的競爭,做到特色辦專業,特色樹品牌。
[ 參 考 文 獻 ]
一、成果導向的理念及其意義
1.交通工程專業就業目前現狀。從2000年開始,全國各高校紛紛成立了交通工程專業,以解決交通擁堵和提高交通效率為目標,具有明顯的道路特色,尤其是道路規劃與管理特色。中國的大學教育,社會關注最多的是畢業生就業情況,這也是專業生存的主要條件,因此對交通工程專業進行培養模式改革,以適應社會的需求,是各個學校都切實考慮的現實問題。
2.成果導向的工程教育認證理念。自2006年開始的工程教育認證是為了提高工程教育和人才培養質量,參與國際交流,是各學校繼評估后較為關注的一種資質認證工作,其基本理念為“成果導向”。成果導向教育理念主要是根據社會需求、政府要求和學校特色確定本專業學生能夠到達的最終學習成果,確定學生所能達到的最大能力,以此來構建課程體系和教學策略,并在過程中進行質量與效果評價與持續改進,使得學生通過課程的學習逐級達到頂峰成果。學生最終成果既是成果導向的終點,也是其起點,將決定學生的就業可接納性、專業勝任性和社會適應性。[1]
二、成果需求分析
1.就業領域分析。根據我校十多年本科畢業生的就業情況分析,就業領域主要有道路與軌道建設、軌道交通運營、軌道交通維護管理、交通規劃、交通管理、交通咨詢、物流與汽車服務工程等領域;根據北京工業大學的需求調查,本科生可以進入智能交通和產品生產開發等領域。隨著解決交通問題成為社會的共識,隨著智能交通、綠色交通以及軌道交通的大力發展,對交通人才的需求會有增加,尤其是高速鐵路與城市軌道交通的快速發展,將會需要大量的建設、運營管理與維護人才。
2.能力需求分析。通過對軌道交通運營企業的調研,企業對大學本科生的工作情況反饋主要集中在“與學歷不匹配的能力、手高眼低的工作態度、不夠扎實的基礎知識、較為缺乏的實踐能力、有待提高的綜合素質”。企業現場對大學生的要求主要體現在專業能力和綜合素質方面。專業能力:需要掌握專業基礎知識、專業職業技能(文案寫作、軟件操作等)、綜合解決問題能力(處理專項問題及突發事件的能力)。綜合素質:需要良好的工作態度、較強的適應能力和自學能力、交往與表達能力、團隊協作能力、創新能力等。
三、基于辦學特色的最終成果的確定
1.學校的辦學特色。交通工程專業一般都依托學科背景而成立,如北京工業大學依托土木類、西南交通大學依托鐵路類、武漢理工大學依托汽車類、長安大學依托公路類、中國民航大學依托民航類等。依托學校的辦學特色,既能依托學校的強勢學科力量,進行交通工程專業建設和特色建設,提高專業特色和質量;又能借助于行業優勢,了解行業需求和發展,有針對性地培養,能夠緩解本科生的就業壓力。
2.培養目標的確定。基于對交通工程學生的就業領域尤其是軌道交通行業發展和大連交通大學的軌道交通辦學特色,確定了我校交通工程專業的軌道交通特色定位。本專業培養具有交通運輸工程學科的基礎理論知識,系統掌握交通工程專業知識和分析方法,具備交通系統規劃與設計、交通設施設計與施工管理、交通運輸系統運用管理與維護等基礎知識和基本技能,能在道路交通、軌道交通行業和政府部門從事交通規劃設計、交通工程施工與管理、運用管理與維護等工作的應用型工程技術和管理人才。
3.培養要求(最終成果)確定。基于成果導向的工程教育認證理念,根據交通行業和軌道交通行業對本科生的要求,依據培養目標,從滿足工程認證和專業評估的角度,將交通工程專業學生最終成果,也就是畢業要求確定如下:(1)熱愛祖國,遵紀守法,身體健康,具有良好的人文素養、社會責任感和工程職業道德。(2)具備從事交通工程專業所需要的數學、物理等相關自然科學知識。(3)熟悉國家關于交通運輸規劃建設與運用管理的方針、政策和法規,能正確運用國家相關技術標準和行業規范。(4)具有獨立提出問題、分析問題和解決問題的能力,具備設計和實施交通工程實驗的能力。(5)掌握計算機軟硬件基本知識,具有較強計算機應用能力,能熟練使用本專業應用軟件。(6)掌握一門外語,具有一定的聽說讀寫能力,能夠熟練閱讀本專業的外文資料。具有國際視野和跨文化的交流與合作能力。(7)具有綜合運用理論和技術手段設計系統和作業過程的能力,初步具備科學研究、科技創新能力。(8)掌握運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法,具有資料收集和新知識獲取能力。
四、培養方案設計
1.培養方向的確定。行業的高速發展,新知識新技術的不斷涌現,現場對畢業學生的綜合素質提出了較高的要求。因此,將我校交通工程專業培養目標定位為“厚基礎、寬口徑、高能力”人才培養,定位為“技術與管理人才”和“復合型”人才培養,以適應就業和評估認證的要求。交通工程專業要為交通運輸業培養適合社會經濟發展的人才;根據我校的軌道交通特色,交通工程專業設置兩個方向:道路交通工程方向和城市軌道交通方向。道路交通工程方向是傳統的交通工程方向,主要面對道路設計與建設和道路維護等領域;城市軌道交通方向體現辦學特色,主要面對軌道交通線路運營與管理、維護等領域。
2.大學生基本能力的保障課程。對于大學生基本素質和創新的理論基礎通過培養方案中的通識教育課程提供。世界觀與價值觀的認知通過馬哲系列課程來理清,對外交流能力通過外語系列的課程來提升,科學邏輯思維通過數理系列的課程形成,健康的體魄由體育系列的課程來保障,工程基本技能由力學系列、電學系列、制圖系列和計算機系列課程來奠定基礎,初步管理能力由經管系列課程提供概念,人文素質課程由綜合素質系列課程來培養。
3.專業基礎課程體系。交通工程專業的“5E”特色體現了解決交通問題是一個系統工程,應從人、車、路、環境等方面的相互關系出發,進行協調發展研究,才能保證交通的安全、綠色與高效。因此在專業基礎課程主要著眼于打基礎、培養全局觀,從培養綜合解決問題能力和解決復雜工程問題能力的角度出發,設置了管理運籌學、交通系統工程、交通工程總論、城市軌道交通、城市總體規劃原理、交通規劃、道路勘測設計、交通管理與控制、交通設計、交通安全、交通分析、交通檢測技術、交通系統仿真、智能運輸系統、交通管理信息系統等課程。
4.少學時下特色課程設置。目前培養方案的特色是降低總學分,減少教學時,將傳統的教師“教”變為學生“學”。在這樣的情況下,專業特色課程的設置必須將方向中基礎知識融入有限的學時中,高效地達到學習成果。城市軌道交通方向:課程設置主要以軌道交通運營與維護為主,設置運營組織與管理、工務管理、機電設備、運行控制、公共交通規劃、運輸樞紐規劃與設計等課程。道路交通工程方向:課程設置主要以道路規劃設計與建設為主,開設土質學與土力學、結構力學、混凝土結構設計原理、路基路面工程、橋梁與隧道工程、建筑材料、土木施工、項目管理等課程。
5.實踐能力的培養。從成果導向教育理念出發,實踐能力將是培養目標的最終表現形式。而目前的大學生普遍缺乏實踐能力和創新能力,因此在培養方案中增加實踐環節的比重,采用課程實驗―工程實訓―認識實習―課程設計―生產實習―專業實訓―畢業設計等環節逐級提高學生動手能力和實踐能力。從課程某一理論驗證與應用,到某一專業技能的強化進而提高解決復雜工程問題的能力。
五、教學過程和持續改進
1.教學過程。根據成果導向教育理念,將學習過程的主體改為“學生”,以“學”為主。據北京工業大學的調查顯示,結合項目進行實踐活動能夠有效提高學生的專業實踐能力。在生產實習、課程設計和畢業設計教學過程中,結合項目進行實地訓練,鼓勵學生深入企業,自選題目。將理論與現場實踐結合起來,要求學生使用計算機通用軟件和專用軟件,強化文案表達和自動化辦公能力,強化專業基本技能和學生的獨立解決問題的能力,培養學生創新能力。
2.質量評價與持續改進。開展學習成果評價改革,改變一張卷定終身的模式,注重學習過程質量和專業技能的考核,針對課程所支撐的能力,可以采用測驗、討論、小論文或是小案例分析等形式輔助考核。理論課程、實踐環節都要進行教學總結,針對學生能力達成程度和影響因素進行分析,找到切實改進措施,進行持續改進,以逐級達到學生的最終成果。
應用成果導向理念進行培養模式改革,是應用型人才教育理念的基本體現,是發揮學生主動性和提高教學質量的有效途徑。但在目前大學教育低頭族、曠課族涌現的情況下,要讓學生主動學習,還需在教育教學過程中進行教學藝術的研究。實踐能力提高的最好的方式是去企業實踐,因而探討校企聯合是以后提高實踐能力的主要研究方向。
關鍵詞:隧道工程;土木工程;課程改革
“隧道工程”是華東交通大學土木工程專業巖土及地下方向的一門專業課程,也是核心和代表性的必修課程之一,其課程教學目的和任務是使學生掌握隧道的基本概念與構造、基本力學原理、施工作業方法、最新設計理念及行業規范等專業知識,并具備與隧道工程相關的技術和研究工作的能力,為從事各類隧道工程建設的設計、施工及維護管理工作奠定基礎[1-3]。
一、“隧道工程”課程教學過程中存在的問題
“隧道工程”課程在本科教學中占有重要地位,其教學內容涉及到隧道設計計算方法,包括線路及平縱斷面設計、橫斷面設計、襯砌結構設計、洞門設計及穩定性驗算等鐵路、公路隧道設計與施工的理論、方法及相關知識[4-5]。課程學習過程中,不僅要掌握大量的基礎理論知識,又包含相當多的工程實踐性內容,使得教師在實際教學過程中存在許多問題,主要概括為以下幾個方面。首先,目前的教學方式主要采用板書并輔助以PPT的形式,而對于一些復雜的施工工藝流程,僅僅依靠一些簡單的圖片和流程圖很難使學生對知識進行有效掌握,更談不上將知識熟練地運用到工程實踐當中。其次,隧道工程的課程特點是與實際聯系緊密,工程實踐性強,并且其中的各個知識點看起來相互獨立,其實聯系緊密。因此,僅僅通過課堂講授的形式已經不能滿足教學需要。最后,大學的教學內容繁多,但畢竟課堂教學時間有限,隧道工程學時經過多次調整,已經從原有的40學時縮減至24學時,并且取消了原有課程設計的安排。因此,在教學過程中,會加快教學進度,導致學生難以消化,難以掌握現代化隧道設計和施工過程中亟待解決的問題,以及最新的技術、方案、科研進展等。針對上述實際教學過程中存在的問題,迫切需要教師結合“隧道工程”這門專業課程的特點及培養要求,從教學內容、實踐性教學方法等方面進行探索與改革,引導學生在掌握理論知識的基礎上提高動手能力,使其成為一名合格的專業型人才。
二、“隧道工程”課程教學改革與實踐方法
隧道圍巖壓力計算、支護設計理論等基礎性知識在“隧道工程”課程教學過程中非常重要,起到承上啟下的作用。因此,在教學計劃安排時應適當增加學時。在此基礎上,華東交通大學土木工程專業根據“隧道工程”課程要求及特點,建立了一套完善且行之有效的實踐性教學體系,使學生能夠更加牢固地理解與掌握隧道工程的專業知識,了解隧道工程最前沿的技術、工藝和發展方向。
(一)課堂教學方式的改革,增加教學的生動性
根據不同類型隧道,包括鐵路隧洞、公路隧洞、水工隧洞、礦山隧洞等的特點及典型工程實例,以Flas的形式建立多媒體課件,并輔以隧道超前支護、工程爆破、出渣作業等現場照片及視頻,在此基礎上,以課堂授課的形式針對具體工程實例進行剖析與講解;組織學生針對假設的工程案例,如對富水破碎圍巖、高地溫、高地應力等典型隧道施工過程中遇到的問題進行分析與討論,提出施工建議,增加學生互動,調動學生積極性的同時,也可以培養他們的學習能力,使學生在“隧道工程”課程的課堂學習過程中具備一定的分析和解決實際工程問題的能力。
(二)結合課程特點,加強實踐性教學環節
充分利用教師手中的資源與科研課題,讓本科生參與到在建的隧道工程項目中去。例如,南昌地鐵項目、上饒至萬年段高速公路隧洞段、黔張常鐵路張家界段等,從工程實踐的角度使學生對“隧道工程”這門課程的理解與認識得到更進一步的提升。另外,華東交通大學土木建筑學院目前已與中國中鐵股份有限公司、中車株洲電力機車有限公司、北京太格時代自動化設備有限公司正式簽署戰略合作協議,充分利用上述資源,每年定期組織學生前往合作單位進行實踐交流學習,在保證安全的基礎上,使學生理解與掌握隧道設計、施工及運營的整個過程,并且每年至少會選送50名以上的學生去合作企業和研究機構進行“隧道工程”的畢業設計及課程設計工作,在校外完成實踐環節。
(三)增加學術交流,充分掌握學科前沿動態
定期舉行學術講座,邀請校內相關專業的知名教授講授學習心得及研究體會。在此基礎上,結合華東交通大學“孔目湖講壇”邀請國內外“隧道工程”領域相關專業的知名專家、學者,講解最新的隧道施工技術、方案、方法,最新出現的亟待解決的問題,以及最新科研進展、工作經驗、體會等。
(四)組織教學競賽,充分激發學生的熱情
組織隧道建筑結構模型比賽,使學生能夠更加深刻地理解與掌握隧道工程中每一部分的作用與意義。根據“隧道工程”的課程大綱,將4~5名學生分為一組,以自選題目的形式組織隧道設計比賽。題目可以是運用CAD及數值分析軟件對隧道的選線及結構荷載進行設計與分析,也可以以建造模型的形式對隧道洞門、洞身及明洞等結構進行創新性設計,并且將設計比賽的評審結果加入到學生的最終成績考核之中。
三、“隧道工程”課程教學改革與實踐的初步成果
華東交通大學土木工程專業“隧道工程”課程教學改革在城市軌道工程、道路與鐵道工程、軟件+道路與鐵道工程、中鐵國際班等多個專業領域的本科教學過程中全面展開,每學年受益學生達300人以上,其合理地利用校內外資源,通過工程實例分析、施工現場學習、國內外專家講座、建筑模型比賽等教學手段,在增強學生的學習興趣的基礎上,有效提高學生的綜合能力,并已達到以下幾點成效:第一,大幅度地提高了“隧道工程”課程教學質量,充分調動了學生課上學習、課下討論的積極性和主動性;第二,培養了大量具有專業技術知識的復合型人才。近年來,華東交通大學土木工程畢業生在中國鐵建集團、中建集團等隧道類相關單位的各個崗位中均發揮著重要作用;第三,使學生充分掌握了學科的最新發展動態,在此基礎上有效提高了學生的工程實踐能力;第四,提高了學生的動手能力及團隊協作水平。近年來,華東交通大學在土木工程相關專業在全國范圍內的結構設計大賽中多次取得優異成績。總之,針對教學過程中存在的問題,在充分考慮土木工程相關專業本科生所具有的知識背景及需要的基礎上,結合學校所具有的教育與工程資源,進行了隧道工程課程的教學改革與實踐,對傳統教學內容與教學模式進行了調整,鍛煉了學生利用知識解決實際問題的能力;組織學生參加到教師的工程及科研實踐中,并通過校企合作,大大加強了實踐性教學環節;增加學術交流,使學生充分掌握學科發展的前沿動態;組織學生參加各種類型的教學競賽,充分激發學生的熱情,同時增加了學生的團隊協作能力。上述方法和成果對同行業的課程建設及教學改革具有借鑒意義及應用價值。
參考文獻:
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[2]王迎超,靖洪文,耿凡.“隧道工程”課程教學改革思路探討[J].煤炭高等教育,2013(6):116-118.
[3]孫明磊,劉志春,朱桃杏.高等工科院校成人函授教育課程教學改革淺析:以土木工程專業“隧道工程”課程為例[J].中國電力教育,2011(13):105-107.
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本文以當前城市化加速背景下城市交通規劃面臨的重大選擇作為切入點,對如何解決軌道交通與現存城市公交系統的協調發展,特別是如何經濟、優化地建造與運營城市軌道交通,提出自己的看法與建議。
1軌道交通是我國城市交通規劃的重大選擇
城市交通規劃面臨的一切問題起源于三個基本因素:人口劇增、城市化加謎與出行方式機動化。為此,規劃者們必須在各種可能的決策方向之問慎重取舍。國外專業雜志《世界城市化展望》2004年載文指出,全世界人口從1950的25億左右增長到2000年60多億,只用了半個世紀的時間,預計再過30年將達到80億以上。作為世界最大的發展中國家,中國改革開放二十多年來的社會經濟發展帶動了1億3千萬農村人口流入城市,一般城市居民的交通出行方式也在過去二十多年里發生了根本性的變化。城市出行方式機動化日益加速,造成了今日中國主要大中城市里司空見慣的“出門難行路難”問題。專業人士稱之為嚴重的城市道路交通擁擠。
一般而言,城市交通方式大致可分為步行、自行車、摩托助動車、小汽車與公共交通國內外的城市交通基本上都經歷過從步行、自行車到摩托、小汽車大體相同的發展過程。但是,當人類普遍進入小汽車時代后,美國和歐洲選擇了不同的交通方式和城市形態。美國以小汽車為主要交通工具,城市多數呈現分散、蔓延的形態。歐洲大陸則十分重視公交、特別是軌道交通,大城市通過軌道交通將市中心、近郊生活就業區與遠郊衛星城鎮連結起來,形成多中心的城市形態[1]。軌道交通系統的誕生,使城市的發展從中心聚集型向離心分散型轉變成為可能,也因此造就了城市中心的“職住分離”現象。應該承認,私人小汽車和軌道交通是目前發達國家城市中具有代表性的兩種交通方式,分別突出地體現著更優的生活質量與更高的運輸效率。改革開放前,這兩種交通方式在我國大城市中的數量少到幾乎可以忽視不計的程度,近年來,它們已分別邁出了從無到有的第一步,表現_出強大的生命力。
城市的功能和社會活動的多樣化是大城市的基本特征,由此決定了大城市的交通需求必然是多種多樣的,人們可選擇的出行方式也應該是多種多樣的,并且所有的出行方式都可以在各自適用的范圍內發揮出最大優勢口[2]。我國的城市交通機動化正處于起步狀態,自行車等非機動車仍是目前大部分城市中居民出行的主導方式。隨著社會經濟持續、快速增長與人民物質文化水平不斷提高,建立多層次、立體型多元化的交通體系,是我國數量迅速增長的大城市的唯一發展方向。在此目標之下,科學規劃的軌道交通理論上提供了最大限度滿足可持續發展要求的可能性。
城市交通擁擠現狀,決定了各級政府部門在宏觀決策過程中,理當重點考慮規劃在環境系統、資源系統、社會系統等多方面具有可持續發展優勢的城市軌道交通公共交通系統[3],這方面國內刊物近來論著頗多,本文不欲在此重復贅述。以下謹從技術與經濟的角度,探討進一步解決軌道交通建設面臨的一些具體問題,加速走向它的現實可行性。
2軌道交通需重視與城市公交系統的和諧
一般而言,軌道交通規劃工作的核心內容是要充分實現路線選址與轉乘配套兩者的最優化,與現有的公交系統在各個環節上達到最大限度的互相補充協調運作。
首先,城市軌道交通是一項涉及面廣泛復雜、需要許多專業協調配合的大型系統工程,必須與城市建設發展中長期規劃密切結合起來進行。作為城市規劃的有機構成部分,軌道交通的規劃與整個城市交通的線網規劃實為一體。為了避免客流稀少,線路走向應盡可能合理,否則,小客流低運量必然導致軌道交通無法發揮預期的骨干作用。總之,結合城市的總體客運需求合理規劃布局,是保證城市軌道交通主導地位的必要條件。當然,這種合理布局要充分考慮不同城市的用地空間總體規劃。北京地鐵線明顯采用了沿城市道路走向布局的方式,軌道交通網絡形態與市區道路棋盤式格局高度一致,恰恰體現了保護北京古城的特殊要求。這方面類似的例子,還有南京地鐵1號線采用高架方式從中華門附近跨越古城,也充分考慮了地下車站與周圍環境、高架線路與地面景觀的協調需要。
其次,在以軌道交通為主導編制城市公交綜合規劃時,要十分注意加強交通換乘樞紐的建設,將軌道交通與現有的常規公交體系統一安排、有序調整,保證輕軌、地鐵等軌道交通與城市公共汽車、出租車、輪渡等多種交通工具的方便轉接,以及與機場、火車站、港口等其他運輸場所的順利銜接。前文所舉的歐洲發達國家的大城市,面對小汽車交通的沖擊,紛紛尋求一種新的交通發展模式,在通向郊區的沿線地鐵站大量修建小汽車停車場,引導小汽車乘客換乘后進入中心城區,使軌道交通的大運量優勢得以發揮。國內方面新近建成的上海火車南站,則成功地將鐵路與兩條城市軌道交通與幾十路近、遠郊公交汽車線的零距離換乘需要融入規劃設計中,成為一個值得學習借鑒的樣本。
最后,我們不能不充分注意軌道交通與整合改善城市常規公交之間的互動關系。世界上絕大多數國家的軌道交通都是在既有城市公交體系形成后逐漸發展起來的。在未來相當長一段時間內,公共汽車/電車仍將是人們出行使用較廣泛的交通工具之一。根據我國許多城市目前的經濟發展水平與人口規模及交通總量需求,常規公交的整體地位短期內變化不大。但是,常規公交系統效率低下的現狀應該在逐步發展軌道交通的過程中加以綜合整治與改善。除了科學制訂線網布局,修建港灣式停靠站臺,合理編制車輛運行圖,建設服務查詢顯示信息系統等具體措施外,從規劃立法角度保障公交的道路優先使用權的思路也有待于細化落實。
近來,在軌道與公套發展背景如何建設大容量快速公交系統(BRT)引起了專業規劃人員的高度關注。BRT是一種利用現代化大容量專用車輛、在專用道路空間快速行駛的一種公交方式。它具有接近軌道交通的運力與快捷,建造和運營成本又相對低廉,而且很大程度上可以利用改造提升現有的城市公交道路系統,在某些人口規模不是很大的城市中甚至可以考慮作為軌道交通的替代方式。
2003年國務院81號文件出臺后,國內許多城市馬上把發展BRT項目推到了緩解城市交通擁堵的前臺。北京市新近編制的中心城區公共汽/電車廠線網規劃中包含了18條BRT線路,總長約300多km,在強調機動性與可達性高度協調的前提下,首次將BRT作為一個功能層次融人公交線網整體結構中。此外,昆明市在園藝世博會期間開通的國內首條位于道路中央的公交專用道,即將升級為規范的現代BRT系統。杭州根據城市發展模式與空間功能布局制訂的中遠期公交規劃,也確立以軌道與BRT為骨干,東西走向穿城而過的首條28kmBRT今年已基本開通。3軌道交通應解決低成本建造運營問題。
作為城市中最大的基礎建設項目之一的城市軌道交通投資巨大,京、滬、穗前幾年修建地鐵的綜合造價平均每千米超過了6億元人民幣。顯然,大多數國內城市的經濟能力很難承受起如此高昂的成本。因此,不解決軌道交通的造價問題,城市軌道交通難以實現。綜合考慮軌道交通的建造與運營費用,筆者以為解決成本問題擬應圍繞以下三個方面認真思考。
3.1軌道交通的用地空間應體現預留漸進原則
一般軌道交通建設成本中,包括拆遷費用在內的占用土地成本是其中不可忽視的一個組成部分,并不因為某些國家無償劃撥方式而改變它的社會成本性質。為了降低這方面的成本,許多城市在已經完成的公交總體規劃中,都為軌道交通的線路場站建設預留了用地空間。然而,線路建設的具體時機取決于城市發展的不同進程,某些線路的客流形成需要一個長期漸進的過程。
因此,如何既能適應逐漸增長的客流需要,又能合理有效地利用預留土地空間,是低成本發展軌道交通中必須慎重規劃考慮的現實問題。在巴西的大多數城市里,市政當局大都在軌道交通近期沒有開發的走廊上發展前文介紹的快速公交,將BRT專用道建在道路中央,初衷就是為了降低軌道交通項目的初期投資與運營費用[4]。實際上,北京2005年全線通車的第一條BRT線路,正是敷設在預留的M8軌交走廊上,完全滿足了近期單向8000人次/h的客流需求。
經濟合理地使用土地空間,不僅需要作為城市規劃中發展軌道交通的指導原則加以確立,更應當具體落實在軌道交通系統工程的每一個子項目的設計圖紙上。根據《上海市城市總體規劃1999—2020》,到2020年將建成800km左右軌道交通線,如果全都繼續采取目前的集中供電模式,屆時僅該項子系統就需建造50多座主變電所。轍上億元的巨額投資,僅建造變電所及電纜通道所需占用消耗的土地資源就將十分驚人。有鑒于此,最近上海相關部門已組織專家進行優化方案論證,將2020年前全網18條線路原先計劃建造的51座主變電所減少為39座,更可節約投資10億元人民幣以上。
3.2軌道交通的建造模式要體現經濟合理原則
世界城市軌道交通近百年的歷史展現了豐富多彩的發展模式,為我們提供了地鐵輕軌、導軌、有軌電車、郊區鐵路、磁懸浮等多種選擇模式,線型電機牽引系統則被公認為最有發展前途的一種在我國百萬以上人口的城市中,因地制宜地利用現有條件低成本發展軌道交通,已有了一些成功的經驗。上海的明珠輕軌一期有3/4長度是改造利用原先的鐵路內環線,這對武漢等其他一些存在廢棄或利用率很低的鐵路既有線路城市,不啻是一種有益的啟發與示范。另外,東北沈陽、長春、哈爾濱等城市,還存有部分有軌電車線路[5],在此基礎上統一規劃發展現代軌道交通,應該也能夠達到節省一部分費用成本的目的。
其實,國內城市軌道交通建設成本居高不下的原因之一,還在于脫離國情片面追求豪華檔次。表現在規劃設計上就是大量采用類似于公共汽車系統的高線網密度、小站間距、低負荷強度。需知,軌道交通本質上屬于快速大量運送中長距離乘客的交通工具,依靠其他交通工具為它輸送客源,達到大運量高負荷。由于低線網密度、大站間距模式能夠明顯提高運行速度、縮短旅行時間,所以不但可以降低工程造價,而且還可以降低運行成本。正因為如此,將BRT系統規劃為軌道交通線路兩端的延伸段,或選擇“軌交+BRT”的混合網絡模式,都有助于達到適當降低軌道線網敷設密度的低成本目標。
另外,國內軌道交通運營成本高的部分原因,還與計劃經濟遺留下的傳統思維方式與條塊分割的管理模式密切相關。直到今天,許多城市在申請軌道交通立項時,每條線路都規劃有獨立使用的車輛段、控制中心、主要變電站,這套小而全的空間與管理體系必然造成資源的極大浪費。在軌道交通十分發達的日本,高速交通營團運營管轄著8條線路總長183.2km,但是所屬16個車站統共只設置了1座綜合控制中心。反觀國內,即使在資源共享程度較高的上海地鐵系統,已建和待建的控制中心仍有8座,另加1座軌道交通運營協調及應急中心。
3.3軌道交通的管理配套要體現因地制宜原則
如前所述,城市軌道交通的規劃不應盲目追求高標準,該建地面、高架的絕不鉆入地下、該建輕軌的絕不建地鐵,因為后者的造價往往是前者的3倍以上。此外,對地鐵建設成本影響甚大的土建工程中,其地下車站底板的埋置深度與車站建筑高度是決定造價大小的兩個關鍵因素。因此,合理設計基坑深度與車站建筑高度對降低總成本的意義,無論如何也不應低估。
城市交通規劃面臨的一切問題起源于三個基本因素:人口劇增、城市化加謎與出行方式機動化。為此,規劃者們必須在各種可能的決策方向之問慎重取舍。國外專業雜志《世界城市化展望》2004年載文指出,全世界人口從1950的25億左右增長到2000年60多億,只用了半個世紀的時間,預計再過30年將達到80億以上。作為世界最大的發展中國家,中國改革開放二十多年來的社會經濟發展帶動了1億3千萬農村人口流入城市,一般城市居民的交通出行方式也在過去二十多年里發生了根本性的變化。城市出行方式機動化日益加速,造成了今日中國主要大中城市里司空見慣的“出門難行路難”問題。專業人士稱之為嚴重的城市道路交通擁擠。
一般而言,城市交通方式大致可分為步行、自行車、摩托助動車、小汽車與公共交通國內外的城市交通基本上都經歷過從步行、自行車到摩托、小汽車大體相同的發展過程。但是,當人類普遍進入小汽車時代后,美國和歐洲選擇了不同的交通方式和城市形態。美國以小汽車為主要交通工具,城市多數呈現分散、蔓延的形態。歐洲大陸則十分重視公交、特別是軌道交通,大城市通過軌道交通將市中心、近郊生活就業區與遠郊衛星城鎮連結起來,形成多中心的城市形態[1]。軌道交通系統的誕生,使城市的發展從中心聚集型向離心分散型轉變成為可能,也因此造就了城市中心的“職住分離”現象。應該承認,私人小汽車和軌道交通是目前發達國家城市中具有代表性的兩種交通方式,分別突出地體現著更優的生活質量與更高的運輸效率。改革開放前,這兩種交通方式在我國大城市中的數量少到幾乎可以忽視不計的程度,近年來,它們已分別邁出了從無到有的第一步,表現_出強大的生命力。
城市的功能和社會活動的多樣化是大城市的基本特征,由此決定了大城市的交通需求必然是多種多樣的,人們可選擇的出行方式也應該是多種多樣的,并且所有的出行方式都可以在各自適用的范圍內發揮出最大優勢口[2]。我國的城市交通機動化正處于起步狀態,自行車等非機動車仍是目前大部分城市中居民出行的主導方式。隨著社會經濟持續、快速增長與人民物質文化水平不斷提高,建立多層次、立體型多元化的交通體系,是我國數量迅速增長的大城市的唯一發展方向。在此目標之下,科學規劃的軌道交通理論上提供了最大限度滿足可持續發展要求的可能性。
城市交通擁擠現狀,決定了各級政府部門在宏觀決策過程中,理當重點考慮規劃在環境系統、資源系統、社會系統等多方面具有可持續發展優勢的城市軌道交通公共交通系統[3],這方面國內刊物近來論著頗多,本文不欲在此重復贅述。以下謹從技術與經濟的角度,探討進一步解決軌道交通建設面臨的一些具體問題,加速走向它的現實可行性。
2軌道交通需重視與城市公交系統的和諧
一般而言,軌道交通規劃工作的核心內容是要充分實現路線選址與轉乘配套兩者的最優化,與現有的公交系統在各個環節上達到最大限度的互相補充協調運作。
首先,城市軌道交通是一項涉及面廣泛復雜、需要許多專業協調配合的大型系統工程,必須與城市建設發展中長期規劃密切結合起來進行。作為城市規劃的有機構成部分,軌道交通的規劃與整個城市交通的線網規劃實為一體。為了避免客流稀少,線路走向應盡可能合理,否則,小客流低運量必然導致軌道交通無法發揮預期的骨干作用。總之,結合城市的總體客運需求合理規劃布局,是保證城市軌道交通主導地位的必要條件。當然,這種合理布局要充分考慮不同城市的用地空間總體規劃。北京地鐵線明顯采用了沿城市道路走向布局的方式,軌道交通網絡形態與市區道路棋盤式格局高度一致,恰恰體現了保護北京古城的特殊要求。這方面類似的例子,還有南京地鐵1號線采用高架方式從中華門附近跨越古城,也充分考慮了地下車站與周圍環境、高架線路與地面景觀的協調需要。
其次,在以軌道交通為主導編制城市公交綜合規劃時,要十分注意加強交通換乘樞紐的建設,將軌道交通與現有的常規公交體系統一安排、有序調整,保證輕軌、地鐵等軌道交通與城市公共汽車、出租車、輪渡等多種交通工具的方便轉接,以及與機場、火車站、港口等其他運輸場所的順利銜接。前文所舉的歐洲發達國家的大城市,面對小汽車交通的沖擊,紛紛尋求一種新的交通發展模式,在通向郊區的沿線地鐵站大量修建小汽車停車場,引導小汽車乘客換乘后進入中心城區,使軌道交通的大運量優勢得以發揮。國內方面新近建成的上海火車南站,則成功地將鐵路與兩條城市軌道交通與幾十路近、遠郊公交汽車線的零距離換乘需要融入規劃設計中,成為一個值得學習借鑒的樣本。
最后,我們不能不充分注意軌道交通與整合改善城市常規公交之間的互動關系。世界上絕大多數國家的軌道交通都是在既有城市公交體系形成后逐漸發展起來的。在未來相當長一段時間內,公共汽車/電車仍將是人們出行使用較廣泛的交通工具之一。根據我國許多城市目前的經濟發展水平與人口規模及交通總量需求,常規公交的整體地位短期內變化不大。但是,常規公交系統效率低下的現狀應該在逐步發展軌道交通的過程中加以綜合整治與改善。除了科學制訂線網布局,修建港灣式停靠站臺,合理編制車輛運行圖,建設服務查詢顯示信息系統等具體措施外,從規劃立法角度保障公交的道路優先使用權的思路也有待于細化落實。
近來,在軌道與公套發展背景如何建設大容量快速公交系統(BRT)引起了專業規劃人員的高度關注。BRT是一種利用現代化大容量專用車輛、在專用道路空間快速行駛的一種公交方式。它具有接近軌道交通的運力與快捷,建造和運營成本又相對低廉,而且很大程度上可以利用改造提升現有的城市公交道路系統,在某些人口規模不是很大的城市中甚至可以考慮作為軌道交通的替代方式。
2003年國務院81號文件出臺后,國內許多城市馬上把發展BRT項目推到了緩解城市交通擁堵的前臺。北京市新近編制的中心城區公共汽/電車廠線網規劃中包含了18條BRT線路,總長約300多km,在強調機動性與可達性高度協調的前提下,首次將BRT作為一個功能層次融人公交線網整體結構中。此外,昆明市在園藝世博會期間開通的國內首條位于道路中央的公交專用道,即將升級為規范的現代BRT系統。杭州根據城市發展模式與空間功能布局制訂的中遠期公交規劃,也確立以軌道與BRT為骨干,東西走向穿城而過的首條28kmBRT今年已基本開通。3軌道交通應解決低成本建造運營問題
作為城市中最大的基礎建設項目之一的城市軌道交通投資巨大,京、滬、穗前幾年修建地鐵的綜合造價平均每千米超過了6億元人民幣。顯然,大多數國內城市的經濟能力很難承受起如此高昂的成本。因此,不解決軌道交通的造價問題,城市軌道交通難以實現。綜合考慮軌道交通的建造與運營費用,筆者以為解決成本問題擬應圍繞以下三個方面認真思考。
3.1軌道交通的用地空間應體現預留漸進原則
一般軌道交通建設成本中,包括拆遷費用在內的占用土地成本是其中不可忽視的一個組成部分,并不因為某些國家無償劃撥方式而改變它的社會成本性質。為了降低這方面的成本,許多城市在已經完成的公交總體規劃中,都為軌道交通的線路場站建設預留了用地空間。然而,線路建設的具體時機取決于城市發展的不同進程,某些線路的客流形成需要一個長期漸進的過程。
因此,如何既能適應逐漸增長的客流需要,又能合理有效地利用預留土地空間,是低成本發展軌道交通中必須慎重規劃考慮的現實問題。在巴西的大多數城市里,市政當局大都在軌道交通近期沒有開發的走廊上發展前文介紹的快速公交,將BRT專用道建在道路中央,初衷就是為了降低軌道交通項目的初期投資與運營費用[4]。實際上,北京2005年全線通車的第一條BRT線路,正是敷設在預留的M8軌交走廊上,完全滿足了近期單向8000人次/h的客流需求。
經濟合理地使用土地空間,不僅需要作為城市規劃中發展軌道交通的指導原則加以確立,更應當具體落實在軌道交通系統工程的每一個子項目的設計圖紙上。根據《上海市城市總體規劃1999—2020》,到2020年將建成800km左右軌道交通線,如果全都繼續采取目前的集中供電模式,屆時僅該項子系統就需建造50多座主變電所。
暫且不論一座主變電所動轍上億元的巨額投資,僅建造變電所及電纜通道所需占用消耗的土地資源就將十分驚人。有鑒于此,最近上海相關部門已組織專家進行優化方案論證,將2020年前全網18條線路原先計劃建造的51座主變電所減少為39座,更可節約投資10億元人民幣以上。
3.2軌道交通的建造模式要體現經濟合理原則
世界城市軌道交通近百年的歷史展現了豐富多彩的發展模式,為我們提供了地鐵輕軌、導軌、有軌電車、郊區鐵路、磁懸浮等多種選擇模式,線型電機牽引系統則被公認為最有發展前途的一種在我國百萬以上人口的城市中,因地制宜地利用現有條件低成本發展軌道交通,已有了一些成功的經驗。上海的明珠輕軌一期有3/4長度是改造利用原先的鐵路內環線,這對武漢等其他一些存在廢棄或利用率很低的鐵路既有線路城市,不啻是一種有益的啟發與示范。另外,東北沈陽、長春、哈爾濱等城市,還存有部分有軌電車線路[5],在此基礎上統一規劃發展現代軌道交通,應該也能夠達到節省一部分費用成本的目的。
其實,國內城市軌道交通建設成本居高不下的原因之一,還在于脫離國情片面追求豪華檔次。表現在規劃設計上就是大量采用類似于公共汽車系統的高線網密度、小站間距、低負荷強度。需知,軌道交通本質上屬于快速大量運送中長距離乘客的交通工具,依靠其他交通工具為它輸送客源,達到大運量高負荷。由于低線網密度、大站間距模式能夠明顯提高運行速度、縮短旅行時間,所以不但可以降低工程造價,而且還可以降低運行成本。正因為如此,將BRT系統規劃為軌道交通線路兩端的延伸段,或選擇“軌交+BRT”的混合網絡模式,都有助于達到適當降低軌道線網敷設密度的低成本目標。
另外,國內軌道交通運營成本高的部分原因,還與計劃經濟遺留下的傳統思維方式與條塊分割的管理模式密切相關。直到今天,許多城市在申請軌道交通立項時,每條線路都規劃有獨立使用的車輛段、控制中心、主要變電站,這套小而全的空間與管理體系必然造成資源的極大浪費。在軌道交通十分發達的日本,高速交通營團運營管轄著8條線路總長183.2km,但是所屬16個車站統共只設置了1座綜合控制中心。反觀國內,即使在資源共享程度較高的上海地鐵系統,已建和待建的控制中心仍有8座,另加1座軌道交通運營協調及應急中心。
3.3軌道交通的管理配套要體現因地制宜原則
如前所述,城市軌道交通的規劃不應盲目追求高標準,該建地面、高架的絕不鉆入地下、該建輕軌的絕不建地鐵,因為后者的造價往往是前者的3倍以上。此外,對地鐵建設成本影響甚大的土建工程中,其地下車站底板的埋置深度與車站建筑高度是決定造價大小的兩個關鍵因素。因此,合理設計基坑深度與車站建筑高度對降低總成本的意義,無論如何也不應低估。
如果說軌交模式、建造標準的選擇較多地影響到土建工程造價部分,軌道工。程總造價的另外一半(45%~50%)則取決于技術裝備等硬件的建設、購置、安裝費用。以地鐵車輛為例,目前國產價格僅為進口產品的1/2~1/4。因此,降低成本費用的關鍵之一,是提高構成技術裝備主要部分的車輛、牽引、供電、信號的國產化水平。這方面,較晚竣工投入使用的南京地鐵為我們提供了很有說服力的例證。據有關雜志介紹,該項目通過車輛項目的合同談判與國產化方案的慎密調整,大大減少了進口部件和材料,降低了進口設備的國際運輸成本,在成功實現70國產化率的情況下,車輛項目合同價從最初的每輛約135萬美元降低到116.5萬美元,與設計概算相比節約投資4000多萬人民幣。
當然,軌道交通總體上屬于公共產品領域,單純的票務收入遠遠不足以償付開通后的日常性運營支出,中長期的財務收支平衡對世界各國都是一個需要艱難應對的挑戰。筆者了解到的香港地鐵總收入中,票務收入約占60,其余409,6中廣告與物業管理各占一半[6],這一香港較為成功的地鐵和物業綜合發展經營模式,今年初已通過成立合營公司引入北京地鐵4號線的管理,各方都期待著它能為國內軌道交通建設運營展示一種令人鼓舞的前景。
關鍵詞 專業群 制圖 識圖 實訓中心
1 建設背景與主要問題
1.1 建設背景
隨著“一帶一路”戰略和長江經濟帶振興的深入推進,構建便捷、安全、經濟、高效的綜合交通運輸體系是大勢所趨。湖南交通職業技術學院抓住這一重要機遇,創新的提出交通土建技術專業群這一概念,是為了整合教學資源,貼近工程實踐,通過四年的建設,建成滿通土建專業群人才培養需求的實習實訓基地。
目前制圖實訓室是為了滿足道路橋梁工程技術專業學生CAD制圖能力訓練而建立的,只能滿足該專業學生CAD二維制圖能力訓練。但是交通土建專業群包含了道路橋梁工程技術、道路養護與管理、港口與航道工程技術、高速鐵道工程技術、城市軌道交通工程技術和工程造價(公路工程造價)六個專業,目前的制圖實訓室還遠遠不能滿足需求。因此建立一個滿通土建專業群各專業共享的制圖識圖實訓中心,既能夠訓練學生識圖能力,還能夠訓練學生二維、三維制圖能力是必要的。
1.2 主要問題
目前我制圖實訓室共有兩間,建筑面積200m2,電腦120臺左右。現在主要的實訓都是針對路橋專業開設的,我們分析了制圖實訓室存在的問題,主要表現在以下幾點:(1)制圖室設備嚴重不足。交通土建專業群經過四年建設,在2018年將有2200名左右的在校生。以目前120臺的電腦實訓工位,遠遠不能滿足制圖實訓的需要。(2)開設實訓項目單一。目前實訓室開設的實訓項目主要是CAD二維制圖訓練。學生的識圖能力訓練只能依賴普通教室上課開展,實訓效果不好。三維制圖實訓由于硬件問題基本無法開展。(3)其他專業無法共享。由于實訓條件的限制,目前實訓室開設的實訓項目主要針對道路橋梁工程技術專業開設,其他專業的工程制圖識圖訓練只能依賴公共機房展開。(4)無法開展社會服務。由于設備硬件問題,實訓室目前還只能開展校內實訓教學,無法開展社會技術服務,沒有做到產教融合。
2 建設思路與建設目標
2.1 建設思路
根據人才培養方案,對接專業群課程體系,重構制圖實訓室已有條件,優化實訓教學資源配置。重點培養學生識圖能力和制圖能力,并在此基礎上培養學生三維制圖的基本能力。瞄準前沿技術,積極開展社會培訓。
2.2 建設目標
交通土建工程制圖與識圖實訓中心通過建設,建成與高等職業教育交通土建專業培養目標相適應的教學實訓基地。針對交通土建各專業新建校內實踐訓練中心,圍繞培養學生的識圖和制圖能力為重點、兼顧進行素質教育。同時緊跟行業新軟件新技術發展方向不斷優化實訓項目,使實訓中心成為交通類高職院校一流教學實訓基地。
3 硬件建設
優化現有教學資源,改擴建道路橋梁工程技術制圖實訓室兩個,新建交通土建專業群共享制圖實訓室一個,新建交通土建專業群共享識圖實訓室一個。
3.1 改擴建交通土建專業群制圖實訓室
根據專業工作的需要,優化現有實訓條件,須優化或購置電腦120臺套(2臺主機+中控系統),購置AUTOCAD20XX軟件,購置專業標準圖集電子版,用于制圖訓練;購置道路與橋梁工程設計軟件,用于學生學習簡單設計及社會服務。該實訓室所需建設硬件見表1。
3.2 新建交通土建專業群制圖實訓室
新建制圖實訓室,須購置高性能電腦60臺套(1臺主機+中控系統),購置專業標準圖集圖紙及電子版,用于制圖能力項目訓練。該實訓室所需建設硬件見表2。
3.3 新建交通土建專業群共享識圖實訓室
識圖實訓室將打破原來的識圖訓練模式,實訓室不設置固定黑白板或投影幕布,而是將四面墻壁涂刷黑板漆。上課時,老師將所講圖紙電子版通過短焦距投影機投影到四面墻壁,學生分成多組面向四面墻壁。由于沒有了講臺的限制,老師可以游走于任何一面墻壁投影來講述,近距離接觸每組學生,學生也可以直接在墻上修改圖紙或提出回答問題。教學效果將會非常好,學生識圖能力提高效果明顯。所需建設硬件見表3。
4 團隊建設
(1)建設目標。通過制圖與識圖實訓中心的建設,教學團隊也要加快教學內容、方法改革與優質教學資源開發進程,促進教學研討和教學經驗交流,推進教學工作的傳、幫、帶和老中青相結合,提高教師隊伍的教學水平與人才培養質量 。(2)建設思路。通過教學團隊建設,增強教學團隊意識,建立和創新團隊合作機制,優化教師整體結構,改革教學內容和方法,開發教學資源,促進教學研討和教學經驗交流,推進教學工作的傳、幫、帶和老中青相結合,提高教師的教學和科研水平。(3)建設內容。實訓中心在已有三名“雙師型”教師的基礎上,從教師隊伍中,遴選優秀教師,依托企業鍛煉、國內培訓、國外訪學等方式將其培養成為“雙師型”骨干教師;在提升骨干教師專業技術水平的同時,鼓勵其提升學歷水平,具有研究生學歷或碩士以上學位的專任教師比例達到100%;通過參加培訓、下企業實踐鍛煉、鼓勵教師加入行業協會組織等途徑,使骨干教師培訓面達100%,并且專業教師每年專業實踐的時間累計不少于一個月。
5 技能競賽
(1)建設目標。制圖與識圖實訓中心不僅承擔全院的工程制圖教學,還要積極對接行業前沿,參加各種技能競賽,爭取取得好名次的同時,加強和各個院校的交流。(2)建設思路。通過實訓中心的硬件建設和教學團隊建設,提高教學水平,加強學生識圖制圖能力訓練,積極參加各種技能競賽。積極了解行業動態,將行業的發展融入教學改革中去。(3)建設內容。制圖與識圖實訓中心建設期內以及建成后,可建設包括專業群各專業學生技能抽查考試標準、配套題庫、抽查考試方案、考試設備、上級文件、技能競賽規則、技能競賽題庫、技能競賽視頻等資源,并承辦湖南省高等職業院校道路橋梁工程技術專業學生專業技能抽查模塊一道路工程制圖模塊抽測。滿足省內同類專業組織技能抽查強化訓練和全國同類專業迎接技能競賽的需要,每年保持15%的資源更新。
6 技術服務與培訓
(1)建設目標。制圖與識圖實訓中心通過建設后,能承接各類工程項目設計工作,并為企業行業培訓人才的制圖與識圖能力。(2)建設思路。通過實訓中心的硬件建設和教學團隊建設,提高教學水平,并積極銜接行業發展動態,提高教師教學能力,積極開展各類培訓。(3)建設內容。制圖與識圖實訓中心建成后,與院辦企業湖南交院勘測設計咨詢公司合作展開服務合作,利用實訓中心的硬件設施和人才資源為企業提供技術服務。可承接各類培訓,與學院培訓基地聯合為行業企業培訓技術人員200人次以上。
7 結語
交通土建專業群內各專業基礎能力部分有著很多相通之處,我們把這些相同性提煉出來建設共享教學資源的方案是可行的,但是在建設中又有很多問題需要解決,亟待我們研究。
參考文獻
[1] 趙麗萍,湯文亮.基于學習型組織的軟件與軟件實訓模式[J].實驗室研究與探索,2011.30(4):143.
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實踐是大學生活的第二課堂,是知識常新和發展的源泉,是檢驗真理的試金石,也是大學生鍛煉成長的有效途徑。一個人的知識和能力只有在實踐中才能發揮作用,才能得到豐富、完善和發展。大學生成長,就要勤于實踐,將所學的理論知識與實踐相結合一起,在實踐中繼續學習,不斷總結,逐步完善,有所創新,并在實踐中提高自己由知識、能力、智慧等因素融合成的綜合素質和能力,為自己事業的成功打下良好的基礎
土木工程是建造各類工程設施的學科、技術和工程的總稱。它既指與與人類生活、生產活動有關的各類工程設施,如建筑公程、公路與城市道路工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程等,也指應用材料、設備在土地上所進行的勘測、設計、施工等工程技術活動。土木工程是社會和科技發展所需要的“衣、食、住、行”的先行官之一;它在任何一個國家的國民經濟中都占有舉足輕重的地位。
作為一名剛剛接觸專業知識的大學生來說,如果在學習專業課之前直接就接觸深奧的專業知識是不科學的,為此,學院帶領我們進行了這次實習活動,讓我們從實踐中對這門自己即將從事的專業獲得一個感性認識,為今后專業課的學習打下堅實的基礎,為今后書本與實踐的結合打下基礎。
緊張的兩周的實習生活結束了,在這兩周里我還是有不少的收獲。實習結束后好好總結一下。在實習過程中我們共進行了七項工地參觀,包括故宮博物院,首鋼液壓車間,學校實驗樓留學生公寓,兩處住宅小區工地,和豐臺構件廠共七天的參觀。在每次參觀結束后我們都做了很認真的總結,把自己在參觀時學到的,了解到的知識進行梳理,也同時為今后的學習打好基礎,雖然我們不能完全明白老師講解的所有知識,但終歸是學習的過程,不同程度上都會有收獲。而實習的意義也在于此。首先,通過實習,通過實踐,使我學到了很多實踐知識。通過參觀,使我近距離的觀察了整個房屋的建造過程,廠房的結構,學到了很多很適用的具體的施工知識,這些知識往往是我在學校很少接觸,很少注意的,但又是十分重要、十分基礎的知識。比如,鋼筋的綁扎,底層基礎鋼筋的綁扎首先要放樣,每一跨度里鋼筋的接頭數只有25%,即4根鋼筋里只有一個接頭,另外,接頭要盡量放在受壓區內。在砌墻的過程中,如遇到墻要轉角或相交的時候,兩墻要一起砌起來,在留槎的過程中,可以留斜槎,如果要留直槎,則必須留陽槎,且要有拉結筋,不能留陰槎。在進行混凝土施工的過程中,要特別注意混凝土的配合比,在天熱的時候要注意養護。其次我們還對一些細部的作法有所認識,了解了設計與施工間是有距離的,要靠施工工程師在技術上給予合理設計才能保證施工的順利和高質量。針對每次的參觀我做了以下的總結。
對于像故宮一樣古老的建筑在施工上可以算是大興土木,但以后使用的機會較少,但針對對古建筑的修復這一需要,為保存祖國的文化,古國風貌,是不可或缺的。所以研究古建筑的構造是有必要的。對于廠房,我們今后會有單層廠房這門課程,以后走向社會我們或許現場房建設方面發展,而且本身各種建筑理論的基礎知識本都是相通的,因此無論是為今后的學習還是以后投入社會的需要對廠房的認識都是必不可少的。廠房由山墻,梁,柱,屋蓋,水平支撐,豎直支撐組成。整體是鋼筋混凝土結構。在梁上設有吊車的槽鋼軌道,為了使整體結構穩定,在廠房的第一段,最后一段是有行家結構的水平支撐,在進深超過六十米時,中間的某一關也要加上水平支撐。豎直支撐則是在沉重的梁上起加固作用。而對于建筑工地,我的體會就更深了,無論是對施工過程還是對施工工藝我都產生了很大的興趣。當今的不同建筑多采用橡膠混凝土的方式,結構殺害能夠多為框架剪力墻。對于鋼筋的使用有著嚴格的規范,從配筋到綁扎,到架模板,再到灌漿,這一系列的工作,一項都不能出錯,小小的偏差可能會釀成無法收拾的嚴重后果。而在施工工藝方面,腳手架,模板,包括新材料的使用都更加直觀的展示在我們面前。
關鍵詞:旅客地道線路加固施工技術受力驗算
1 工程概況
本工程為黎湛線河湛段增建第二線HZ1標段遂溪站K290+3001-6.0×2.6m旅客地道。地道由主洞身、擴建端墻、出入口等部分組成。地道軌下洞身孔徑為6.05×2.65m鋼筋砼箱形框架,通往基本站臺的出入口段為4.0×2.75m單向盡頭式箱形框架與寬度為4.0m的U形槽結構,通往Ⅱ站臺的出入口段為3.0×2.75m單向盡頭式箱形框架與寬度為3.0m的U形槽結構,與主地道的銜接部分墻體作成鋼筋砼異形框架。地道軌下洞身穿越遂溪站正線及站線共計5股道。地道平面布置及斷面見圖1。
圖1地道平面布置及涵身斷面圖
2 施工方案的比選
地道框架施工有兩種方案可選擇。第一種方案是在線路外側設置工作坑,修筑滑板及后背墻,在工作坑將地道框架預制成型,然后采用頂進法施工,兩端出入口采用現澆成型;第二種方案是將線路架空,所有框架均在原位現澆成型。經技術經濟比較,第二種施工方案有如下優勢:①因是原位現澆,不需額外征用工作坑的用地,避免了征地拆遷的費用及諸多事宜;②不用頂進設備,減少了設備投入;③施工簡便,框架質量及線型容易控制;④經過經濟效益比較,相對頂進法施工可減少成本13.8%。最后確定采用第二種方案進行。本文將就線路加固技術及受力驗算進行介紹。
3 施工總體方案及施工方法
3.1 施工總體方案及施工順序安排
軌下框架施工前進行線路加固,架空線路后進行框架的明挖現澆施工。
線路加固采用縱橫抬梁法,Ⅰ、Ⅱ線線路加固結構設計見圖2、圖3。主跨跨度為12m,主跨兩端各設置1個副跨,副跨跨度為8.5m。主跨縱梁兩端支墩采用φ1.5m挖孔樁。副跨外端支墩采用枕木垛。主跨及副跨縱梁均采用4I56b工字鋼。吊軌采用P50軌,1-2扣組合加固,吊軌與木枕采用N1Ф22U形螺栓和扣板連接以增強其整體性。橫梁采用P50軌2-3扣,間距0.9m。橫梁與吊軌之間用N2Ф22U型螺栓和扣板連成整體。
圖2線路加固平面及斷面布置圖
圖3線路加固立面布置圖
根據工程施工順序安排,線路加固及地道施工分為三階段進行:
第一階段:為保證車站各站線的正常使用,不進行封閉站線施工,同時對6道、4道、Ⅱ道、I道、3道線路進行整體加固,線路加固作業完成后,開始施工基本站臺異型框架、擴建端墻及地道主洞身軌下第①節(長6.21m)、第②節(長5.0m)、第③節(長5.0m)、第④節(長5.0m)、第⑤節(長6.21m),施工至第⑤節時封閉遂溪站Ⅱ站臺左側的5道,以確保放坡開挖時5道線路安全。
第二階段:主地道洞身段施工完成后,繼續保持3、6道線路加固,恢復I道、Ⅱ道、4道線路,繼續封閉5道線路,施工地道基本站臺及Ⅱ站臺端部異型框架及擴建端墻。
第三階段:兩側異型框架及擴建端墻施工完成后,繼續保持3、6道線路加固,封閉5道線路,施工Ⅱ站臺出入口段、基本站臺出入口段及地道相關附屬工程,待兩側出入口均完成后,恢復3道、6道線路,恢復5道線路的使用。
3.2線路加固施工方法
1)進行線路加固前先與玉林工務段(設備管理單位)簽訂施工安全協議,對加固地段正線(I、Ⅱ線)進行無縫線路應力放散,并提前申報慢行計劃,將施工點扣軌部分的軌道線路細部找平,若兩側軌道標高有落差則將低側軌道抬高,使兩側軌道在一個水平面上,抬道段兩側各按坡度順接線路。或者利用適當高度的槽鋼組焊接梁、硬木板墊放在工字鋼縱梁與橫抬梁搭接處調平兩側軌道高差,以減少抬道工作量。并于施工前對施工地段進行現場勘察,做好各種光電纜、地下管線的防護工作。
2)根據慢行計劃,利用施工維修天窗將線路加固范圍內的砼枕抽換成木枕,在抽換枕木的同時把木枕連接吊軌的Ф22U型螺栓一起安上(每枕8根)。
3)線路加固采用縱橫抬梁法。主跨跨度為12m;主跨兩端設置2個副跨,副跨跨度為8.5m。主跨縱梁兩端支墩采用φ1.5m挖孔樁,挖孔樁共14個,樁長9m。副跨外端支墩采用枕木垛。人工挖孔樁施工前向南寧鐵路局申請慢行點,先將孔樁位置的兩側線路道床進行支擋加固后再進行人工挖孔樁施工。
4)鋪設縱梁:線路加固主跨縱梁采用4I56b工字鋼支撐在挖孔樁上(在Ⅱ線工字鋼縱梁上加放6片[20槽鋼焊梁以調平軌面落差,見圖4),副跨也采用4I56b工字鋼縱梁。鋪設縱梁時,先鋪設中間孔4I56b工字鋼縱梁,再鋪設兩邊孔4I56b工字鋼縱梁,縱梁自身之間用N4Ф22U型螺栓和扣板連成整體。
圖46片[20槽鋼自身焊接大樣圖
5)鋪設吊軌:吊軌采用P50軌,1-2扣組合加固,吊軌與木枕采用N1Ф22U形螺栓和扣板連接在一起,以增強其整體性。
6)鋪設橫梁:橫梁采用P50軌2-3扣,間距0.9m,中間孔橫梁、邊孔橫梁均用N8Ф25U型螺栓放于4I56b工字鋼縱梁之上,橫梁與吊軌之間用N2Ф22U型螺栓和扣板連成整體。
4 施工注意事項及安全保證措施
1)施工期間列車慢行以限速45km/h通過,并執行“機工聯控”,設置減速信號牌、作業標、減速地點標等防護標志,安排駐站及防護人員做好安全防護工作。
2)由于線路為軌道電路,故在橫梁與基本軌底間設10mm厚絕緣膠墊隔離,以防出現紅光帶影響線路行車安全。
3)加固線路每隔1m布置一根絕緣軌距拉桿以保證線路幾何尺寸。每通過一趟列車,專職安全防護員均要對軌道的水平、方向進行檢查,并作好檢錄。期間加強線路養護并時刻注意觀察線路加固的變化情況。
4)作好安全應急預案,備足木枕、草袋、木樁、移動停車牌、響墩等應急物資。駐站聯絡員加強與現場施工負責人聯系,確保線路行車安全。
5)恢復線路前股道全部滿鋪道碴,等道床基本穩定后先拆除橫抬梁,再拆除吊軌,最后拆除縱梁。在拆除前按需備足道碴和上碴搗固工具。全部拆除后按《工務維修規則》要求全面整修線路達到標準后,方可恢復正常行車。
5 結構檢算
本工程線路加固采用同樣的方法及設計參數。但Ⅱ線在縱梁上加有槽鋼焊梁,其跨度及承受的荷載為本工程最大值。故僅需對Ⅱ線線路加固進行受力驗算即可,受力驗算如下:
5.1 4I56b工字鋼縱梁檢算
I56b工字鋼的慣性矩Ix=68512cm4;截面模量W=2446×10-6m3;容許應力[σ]=170MPa;容許撓度[f]=L/400;彈性模量E=210×109Pa。
因挖孔樁支墩凈間距為10.5m,則將縱梁簡化成跨度為10.5m受均布荷載作用的簡支梁,見圖5。
圖5縱梁荷載圖
1)活載
列車荷載按中-活載計算,并換算成均布荷載,按《鐵路橋涵設計基本規范》查表L=10.5m時,q活=138.78kN/m。
2)附加力
附加力(僅計算制動力或牽引力),按列車活載的10%進行計算:
q附加=138.78×10%=13.88kN/m
3)恒載
①工字鋼束梁自重:q1=115Kg/m×8=9.02kN/m
②[20槽鋼焊梁自重:q2=25.772Kg/m×12=3.03kN/m
③既有線鋼軌自重:q3=60Kg/m×2=1.18kN/m
④1-2扣鋼軌自重:q4=50Kg/m×2×3=2.94kN/m
⑤枕木自重:q5=55Kg/根÷0.9m=0.6kN/m
⑥橫抬梁自重:q6=50Kg/m×6.25m×5÷0.9m=17.0kN/m
⑦扣件自重:q7=0.5kN/m
q恒=∑q1~q7=34.27kN/m。
則單根工字鋼承受均布荷載為:
q=(q活+q附加+q恒)/8=23.37kN/m
Mmax=ql2/8=23.37×10.52/8=322.07kN•m
②強度檢算
σ=Mmax/W=322.07×103÷(2446×10-6)=131.7MPa<[σ]=170MPa
③撓度檢算
fmax=5ql4/384EI=(5×23.37×103×10.54)/(384×210×109×68512×10-8)
=25.7mm<[f]=L/400=26.3mm
從計算結果可得縱梁強度、撓度均滿足要求。
5.2 P50軌2-3扣橫抬梁檢算
橫抬梁采用P50軌2-3扣橫抬線路,P50軌的Ix=2037cm4;W=247cm3;E=210×109Pa;[σ]=170MPa;[f]=L/250。舊軌折減系數取0.9。
荷載取值:中-活載,按單個機車軸重220kN由單束橫抬梁承受。附加力按列車活載10%計算,見圖6。
圖6橫抬梁荷載圖
1)橫梁最大彎矩計算
Mmax=P×(1+10%)/2×a=220÷2×1.5=1.82×105N•m
2)強度檢算
σmax=Mmax/W=1.82×105/(5×247×0.9×10-6)=164MPa<[σ]=170MPa
3)撓度檢算
根據《建筑結構靜力計算手冊》查表得,
f=[P(1+10%)a(3L2-4a2)/2]/(24EI)
=[220×(1+10%)×1.5×103×(3×4.52-4×1.52)/2]/(24×210×109×5×2037×10-8)
=0.021m<[f]=L/250=0.018m
從計算結果可得橫梁強度、撓度均滿足要求。
5.3 挖孔樁驗算
對承受上部荷載最大的Ⅱ線處孔樁進行受力驗算,見圖7。圖中R1、R2分別為僅考慮受“中-活載”作用時,孔樁對主跨及副跨縱梁的反作用力。利用影響線圖及查《鐵路橋涵設計基本規范》表中的換算荷載,計算得R1=902.4kN。按受q=92kN/m均布荷載作用,跨度為8.5m的簡支梁進行計算得R2=391kN。
圖7 孔樁受“中-活載”作用示意圖
此外,孔樁支墩還承受主跨及副跨各一半長度(12m+8.5m/2=10.25m)的恒載及活載附加力的作用。活載附加力按列車活載10%計算。則單個支墩承受的全部荷載為:
P樁=[(R1+R2)×(1+10%)+(P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7)×10.25]/2
=[1422.74+34.68×10.25]/2=889.1kN
φ1.5m孔樁樁身為C25鋼筋砼,中心受壓容許壓應力[σ]=7.6MPa。
樁身截面積A=3.14×(1.5m/2)2=1.766m2
則樁頂壓應力:σ=889.1/1.766=0.5MPa<[σ]=7.6MPa
查路橋施工計算手冊得挖孔樁的容許承載力公式為:
[P]=U∑Liτi/2+λM0A{[σ0]+k2λ2(h-3)}
樁埋深h=3.8m,地質探測顯示孔樁處于粉質粘土層上[σ0]=180kPa
M0取1.0(清底干凈)、k2取2.5、λ取0.7、λ2取14.21kN/m3、τi取80則:
[P]=3.14×1.5×3.8×80/2+0.7×1.0×3.14×(1.5/2)2×{[180]+2.5×14.21(3.8-3)}=973.6kN>樁頂承受的壓力824.4kN,滿足要求。
6 結束語
進行地道工程施工時,因線路加固方案設計合理,在既不中斷鐵路行車也不影響鐵路既有線行車安全的前提下,進行施工組織及科學管理,最終按業主要求安全、優質完成施工任務,并取了良好的技術經濟效益。希望能對今后相類似工程的施工提供參考經驗。
參 考 文 獻
[1] 國振喜、張樹義•建筑結構靜力計算手冊[M]•北京:機械工業出版社,2009,01。
[2] 鐵道部•TB 10002.1―2005.鐵路橋涵設計基本規范[S]•北京:中國鐵道出版社,2005,06。
[3] 周水興•路橋施工計算手冊[M]•北京:人民交通出版社,2001,05。