交通運輸概論第八章

第七章管道運輸系統(tǒng)管道運輸概述管道運輸設備管道運輸組織管理一、世界管道運輸發(fā)展概況現(xiàn)代管道運輸起源于19世紀中葉1865年美國賓夕法尼亞泰特斯維爾油田的第一條原油管道。管徑為50mm，全長約8km，日輸量127ｍ3，每桶油的運價由馬車運輸?shù)?.5～5美元降至1美元。1928年，蘇聯(lián)建成格羅茲內(nèi)至圖阿普賽焊接式鋼制長輸原油管道，揭開了現(xiàn)代管道工業(yè)發(fā)展的序幕。第一節(jié)管道運輸概述在全球已建成的230多萬公里管道中，輸氣管道占近60%，原油管道和成品油管道各占15%多，化工和其它管道不足10%。目前，世界管道總長度已超過了世界鐵路總里程，成為能源運輸?shù)闹饕绞?，世界?00%的天然氣、85%以上的原油的運輸是通過管道輸送實現(xiàn)的。目前，世界管道運輸網(wǎng)分布很不均勻，主要集中在北美、歐洲、俄羅斯和中東。1、美國修建了長達29萬多公里輸油管道和30多萬公里的輸氣管道，其各類管道總長度位居世界第一，也是世界上管道技術最先進的國家。管道運輸量已占到了全國貨運總量的20%以上。1977年，美國建成了縱貫阿拉斯加州的輸油管道，北起北冰洋沿岸的普拉德霍灣（這里的石油占美國石油可開采量的1/3），南至太平洋沿岸的瓦爾迪茲港，穿越了3條山脈、300多條大小河流和近650公里的凍土帶，全長1287公里，管徑1220mm，年輸量4000萬噸以上，全線采用計算機控制，是美國最大的現(xiàn)代化輸油管道，也是世界上最為先進的管道之一。阿拉斯加輸油管道2、前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)的管道建設在上個世紀發(fā)展特別快。20世紀50年代，前蘇聯(lián)共有管道7700公里，此后即以每年6000-7000公里的速度遞增。上個世紀下半葉，前蘇聯(lián)在極短的時期內(nèi)建成了輸送天然氣、原油和成品油的干線管道系統(tǒng)，干線管道的總長度達21.5萬公里，堪稱20世紀世界上規(guī)模最大的管道工程。其中6條超大型輸氣管道系統(tǒng)，總長合計近2萬公里，管徑在1220-1420mm，是世界上規(guī)模最大、最復雜的輸氣管道網(wǎng)絡。3、中東地區(qū)沙特在1987年建成了東起波斯灣沿岸的阿卜凱克，向西橫越阿拉伯半島后到達紅海岸邊的延布港，全長1200公里、管徑1219mm的大口徑長輸原油管道，該管道僅在1988年輸油量即達1.1億噸，至今年輸量仍保持在9000萬噸，是世界上輸量最大的石油管道。伊朗的阿瓦士—阿加賈里—加拉維管道，盡管全長僅248公里，其第一期工程年輸量就達7500萬噸。4、我國管道運輸發(fā)展1958年，我國修建了第一條原油管道———克拉瑪依至獨山子輸油管道,該管道全長147km，管徑150mm，是我國第一條長距離原油輸送管道。1970年8月3日，大慶油田原油產(chǎn)量突破2000萬t，以“八三工程”為代號的大慶原油外輸管道開始建設，掀起了中國第一次建設油氣管道的高潮。會戰(zhàn)5年，國家率先在東北地區(qū)建成了輸油管網(wǎng)。1976年，勝利油田、遼河油田、華北油田、中原油田相繼進入快速開發(fā)期，中國掀起了第二次建設油氣管道的高潮。十年先后建成了秦京線、魯寧線等12條油氣管道，總長度3400km，形成了中國東部油氣管網(wǎng)。

1987年，按照“穩(wěn)定東部，發(fā)展西部”的戰(zhàn)略部署和實施，掀起了第三次建設油氣管道的高潮。至2005年，隨著中哈管道、阿獨管道、西部管道的推進和投運，我國管道總里程達到5萬多公里，形成了中國西部和南部油氣管網(wǎng)。西氣東輸工程（一線）于2002年7月4日開工建設，2004年12月30日全線供氣。它西起新疆輪南，經(jīng)過戈壁沙漠、黃土高原、太行山脈，穿越黃河、淮河、長江，途經(jīng)9個省、自治區(qū)、直轄市，最后到達上海，全長約4000公里。西氣東輸工程（二線）至2010年底，我國已建油氣管道的總長度約為8.5萬千米。未來10年將迎來中國修建跨國油氣管線的高潮。“十二五”全國將新建天然氣管道4.5萬千米、原油管道0.9萬千米、成品油管道2萬千米，到2015年我國油氣管道總長度將達到15萬千米。二、管道運輸分類輸油管道輸氣管道固體料漿管道三、管道運輸發(fā)展趨勢目前輸氣管道運輸正朝大口徑（1400mm以上）、高壓力方向發(fā)展，并不斷研制采用新材料、新技術、新工藝。國外研究的新技術還包括新的輸氣工藝。目前國內(nèi)采用的大部分是有線載波通訊，微波通訊也開始得到應用。一、輸油管道的組成1、輸油管種類等溫輸油管熱油輸油管2、組成輸油站、管線第二節(jié)管道運輸設備3、輸油站

——沿管道干線為輸送油品而建立的各種站場。包括：首站、中間站、末站首站：長輸管道的起始點，主要任務是集油、輸送。中間站：為油流提供能量，即加壓泵站和加熱站。末站：位于管道的終點，往往是受油單位的油庫或轉運油庫。4、管線管道、沿線閥室、穿越設備、管道防腐保護措施、供電和通訊設施等。1—井場；2—輸油站；3—來自油田的輸油管；4—首站罐區(qū)和泵房；5—全線調(diào)度中心；6—清管器發(fā)放室；7—首站鍋爐房；8—微波通訊塔；9—線路閥室；10—維修人員住所；11—中間輸油站；12—穿越鐵路；13—穿越河流；14—跨越工程；15—車站；16—煉廠；17—火車裝油線橋；18—油輪碼頭。長距離輸油管組成及油的流程二、輸油管道的主要設備1.離心泵與輸油泵站2.輸油加熱爐3.儲油罐4.管道系統(tǒng)5.清管設備6.計量及標定裝置1、離心泵與輸油泵站離心泵：是輸油站的核心設備，管道運輸?shù)男呐K，是將機械能變成液體動能的動力裝置。一般采用電動機、柴油機或燃氣輪機驅動。離心泵和驅動機組成泵機組，通常一個泵站設幾個泵機組，根據(jù)需要采用串聯(lián)或并聯(lián)連接。國內(nèi)鐵大線KS型單級離心泵揚程（液體出泵和進泵的壓差換算成的液柱的高度）為190m，排量為3000m3/h;大型輸油泵采用多級離心泵串聯(lián)工作，每級可達500~600m。輸油泵站：設于首站和中間站，為油流提供壓力能或熱能。2、輸油加熱爐在輸送原油的過程中，為降低能量消耗，防止凝結，減少結蠟，通常采用加熱爐加熱。直接加熱爐間接加熱爐1—燃燒器（火嘴）；2—輻射室；3—對流室；4—煙囪直接加熱爐流程圖3、儲油罐（a）桁架式錐頂油罐（b）懸鏈式無力矩頂油罐（c）立式圓柱形拱頂鋼罐儲油罐示意圖4、管道系統(tǒng)有縫鋼管、無縫鋼管埋設深度：不小于0.8m5、清管系統(tǒng)清理管道結蠟，保證管道通常。6、計量及標定裝置掌握油品的首發(fā)量、庫存量、損耗量。在現(xiàn)代化的管道運輸系統(tǒng)中，還可以調(diào)整運行狀態(tài)、矯正壓力與流量、檢查泄露等。監(jiān)測輸油管運行的中樞。計量系統(tǒng)包括：流量計、過濾器、溫度及壓力測量儀表、標定系統(tǒng)和排污管等。三、輸油管道的防腐設施一是化學腐蝕，即金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而導致的破壞。二是電化學腐蝕，它是指在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生的腐蝕。1、采用防腐材料管道2、在管道中加入緩蝕劑3、管壁涂防腐涂層4、陰極保護法（外接電源）四、輸氣管道系統(tǒng)我國是世界上最早使用管道輸送天然氣的國家之一。1600年左右，竹管輸氣已有很大發(fā)展。但第一條現(xiàn)代意義的輸氣管道卻是l963年在四川建成的管徑426mm、長度55km的巴渝管線。從全世界來看，18世紀以前主要是用木竹管道輸送，1880年首次出現(xiàn)蒸汽機驅動的壓氣機，19世紀90年代鋼管出現(xiàn)后，管道運輸進入工業(yè)性發(fā)展階段。到20世紀80年代，全世界的輸氣管道約近90萬km。美國、西歐、加拿大及前蘇聯(lián)國家均建成了規(guī)模較大的輸氣管網(wǎng)甚至跨國輸氣管道。1、輸氣管道的組成礦場集氣管網(wǎng)；干線輸氣管道(網(wǎng))；城市配氣管網(wǎng)；相關站、場等。從氣田的井口裝置開始，經(jīng)礦場集氣、凈化及干線輸送，再經(jīng)配氣管網(wǎng)送到用戶，形成一個統(tǒng)一的、密閉的輸氣系統(tǒng)。

（集、凈、輸、儲、配）氣體處理廠（1）礦場集氣集氣過程指從井口開始，經(jīng)分離、計量、調(diào)壓、凈化和集中等一系列過程，到向干線輸送為止。集氣設備包括井場、集氣管網(wǎng)、集氣站、天然氣處理廠、外輸總站等。（2）輸氣站輸氣站又稱壓氣站。核心設備是壓氣機和壓氣機車間。任務是對氣體進行調(diào)壓、計量、凈化、加壓和冷卻，使氣體按要求沿著管道向前流動。每110-150km設一個中間壓氣站。（3）干線輸氣干線是指從礦場附近的輸氣首站開始到終點配氣站為止。由于輸氣管道輸送的介質(zhì)是可壓縮的，其輸量與流速、壓力有關。壓氣站與管路是一個統(tǒng)一的動力系統(tǒng)。壓縮機的出站壓力就是該站所屬管路的起點壓力。終點壓力為下一個壓氣站的進站壓力。（4）城市配氣城市配氣指從配氣站（即干線終點）開始，通過各級配氣管網(wǎng)和氣體調(diào)壓所按用戶要求直接向用戶供氣的過程。配氣站是干線的終點，也是城市配氣的起點與樞紐。氣體在配氣站內(nèi)經(jīng)分離、調(diào)壓、計量和添味后輸入城市配氣管網(wǎng)。2、增加輸氣管輸氣能力輸氣管道在生產(chǎn)過程中常需要進行擴建或改造，目的在于提高輸氣能力并降低能耗。當輸氣管最高工作壓力達到管路強度所允許的最大值時，可采用鋪設副管、倍增壓氣站兩種方法來提高輸氣能力。前者需要擴建原有壓氣站、增加并聯(lián)機組；后者是通過在站間增建新的壓氣站、減少站間管路長度，從而獲得輸氣管通過能力的提高。一、管道運輸生產(chǎn)管理1、管道輸送計劃管理

年度計劃、月計劃、批次計劃；全線運行計劃、站庫輸入輸出計劃、分輸配氣計劃等。2、管道輸送技術管理：檢測、控制、調(diào)節(jié)運行參數(shù)。3、管道輸送設備管理4、管道線路管理第三節(jié)管道運輸組織管理二、管道運輸安全管理1、事故預防管道強度不足造成破壞；管道腐蝕穿孔；凝管事故；設備故障等。2、場庫安全防火防爆、防雷、防靜電、防毒。一、國內(nèi)外發(fā)展概況世界上最早的地鐵是1863年1月10日在倫敦開通的一段6km長的線路。列車由蒸汽機車驅動，通風很成問題，被稱為“地溝鐵路”。但它標志著城市快速軌道交通在世界上的誕生。1879年電力機車應用。第八章城市軌道交通公共馬車1863年，世界上第一條地鐵在英國倫敦建成通車。1863-1899年，美國、英國、法國、匈牙利、奧地利等5個國家的7座城市相繼修建了地鐵。1900-1924年，歐洲和美洲又有9座城市修建了地鐵，包括柏林、馬德里、費城等。1925-1949年，由于第二次世界大戰(zhàn)的影響，城市軌道建設速度放慢。莫斯科第一條地鐵于1935年建成通車。1950-1974年，歐洲、亞洲、美洲有30余座城市地鐵相繼通車。1975-2000年，世界進入和平發(fā)展時期，又有30余座城市地鐵相繼通車，其中亞洲有20余座城市開通了地鐵。亞洲最早地鐵：1927年12月日本的淺草→澀谷我國最早地鐵：1969年北京地鐵。20世紀，城市交通的發(fā)展歷程，是一個否定之否定的發(fā)展過程；有軌電車從大發(fā)展到大拆除；然后汽車登上歷史舞臺，逐漸成了城市交通的主角；到20世紀末，以地鐵和輕軌為代表的城市軌道交通又恢復了它的主導地位，這是個螺旋式的上升過程。（有軌電車——汽車——地鐵輕軌）

城市首段開通時間線網(wǎng)長km線路數(shù)車站數(shù)城市首段開通時間線網(wǎng)長/km線路數(shù)車站數(shù)倫敦186340812275雅典190425.6124伊斯坦布爾18750.57312費城190738.7253洛桑18771.515紐沃克190822.2413芝加哥1892358.27144漢堡1912100.7389格拉斯哥189610.4115布宜諾斯艾里斯191341.6569布達佩斯189732.3340馬德里1919226.712190波士頓189798.1466巴塞羅那192486.65123巴黎1900212.114197東京1927292.212274柏林1902152.79170大阪1933115.67111紐約190437127468莫斯科1935275.6121701北京342.62上海499.73廣州189.84天津78.85重慶56.36沈陽49.67大連49.18長春44.09西安26.310深圳21.911南京21.712成都18.513武漢10.2合計1408.5北京地鐵始建于1965年，目前已建成投入運營的線路14條，路網(wǎng)運營線路總長達342公里（其中“十一五”期間建成10條222公里線路），車站196座，其中換乘站22座。在建軌道交通共8條216公里線路，分別為6號線、7號線、8號線二期、9號線、10號線二期、14號線、15號線一期東段和房山線北段。2010年北京市軌道交通路網(wǎng)客運量18.46億人次，日均506萬人次，較2009年同比增長29.8%，軌道交通已成為北京重要的城市公共交通出行方式。目前，北京市軌道交通運營企業(yè)共有兩家，北京地鐵運營有限公司負責運營12條線路；北京京港地鐵有限公司負責運營2條線路。上海地鐵1990年開工建設，目前已建成投入運營的線路13條，路網(wǎng)運營線路總長近500公里，共282座車站。其中，換乘車站數(shù)共36座，線網(wǎng)規(guī)模位列全國之首。1993年至今，上海軌道交通客流以年均超過兩位數(shù)的百分比大幅度增長，2010年全路網(wǎng)日均客運量超過560萬人次，最大日客流為754萬人次，所承擔的客運量已占到了全市總客運量的34%，軌道交通日益成為上海重要的城市公共交通出行方式。上海申通地鐵集團有限公司為融投資、建設、運營、管理、資源開發(fā)、設計咨詢?yōu)橐惑w的企業(yè)集團，是上海軌道交通投資建設和和運營主體單位，總從業(yè)人員2.5萬人。廣州地鐵已建成開通8條線路，總里程近200公里，運營日均客運量近500萬人次。在建線路包括廣州市軌道交通6號線首期、6號線二期、9號線，以及珠江三角洲城際快速軌道交通廣佛線二期等工程。廣州地下地道總公司成立于1992年，由市政府主管部門授權國有資產(chǎn)經(jīng)營，負責組織全市地鐵線路規(guī)劃、建設和經(jīng)營工作，是廣州市負責建設和經(jīng)營地鐵等軌道交通設施的集設計、建設、運營和資源開發(fā)“四位一體”模式的企業(yè)。廣州地鐵的運營模式為典型的“國有國營”模式。申建地鐵的城市應達到的基本條件（1）地方財政一般預算收入在100億元以上；（2）GDP總值在1000億元以上；（3）城區(qū)人口在300萬人以上；（4）規(guī)劃線路的客流規(guī)模達到單向高峰小時3萬人以上；（5）項目資本金須達到總投資的40%以上；（6）國產(chǎn)化率達到70%以上。申建輕軌的城市應達到的基本條件（1）地方財政一般預算收入在60億元以上；（2）GDP總值在600億元以上；（3）城區(qū)人口在150萬人以上；（4）規(guī)劃線路的客流規(guī)模達到單向高峰小時1萬人以上；（5）項目資本金須達到總投資的40%以上；（6）國產(chǎn)化率達到70%以上。我國城市軌道交通的態(tài)勢1、城市軌道交通呈迅速發(fā)展之勢；2、城市軌道交通運輸向高密度、快速發(fā)展；3、車輛制式向多元化發(fā)展；4、地鐵、輕軌的快速線正在悄然形成；5、實現(xiàn)多線、多站的資源共享；6、實現(xiàn)以軌道交通為載體，地上、地下空間的綜合開發(fā)；7、加快提高車輛和機電設備國產(chǎn)化率；8、新技術應用、施工技術的進步、不斷降低造價；二、城市軌道交通分類1、按基本技術特征地鐵、輕軌、獨軌、有軌電車、自動導向系統(tǒng)、市郊鐵路2、按路權及列車運行控制方式分類路權專用、按信號指揮運行；路權專用、按可視距離運行；路權混用、按可視距離運行；3、按高峰小時單向運輸能力分類

大運量（3萬）、中運量（1.5~3萬）、小運量（0.5~1.5萬）三、常見城市軌道交通形式技術特點1、地鐵最小運行時間間隔：2min；每節(jié)車輛定員數(shù)：310人；每列車輛編組輛數(shù)：6～10；每小時單向最大運輸能力：55000～85000人；旅行速度：40～60km/h；建設投資（包括車輛）：250~300億日元/km；運營費用：6.66億日元/(km·年)；最低經(jīng)濟運輸量：12200人/（km·年）（假定平均票價為150日元/人）。市中心站間距在1km左右，郊區(qū)為2km左右。單方向小時通過能力在3萬人左右，一般可延伸到離市中心20km左右。地下鐵道的特點（1）運量大。單向每小時運送能力可以達30000～70000人次左右。（2）速度快，可靠性強。（3）安全性高。（4）污染少，噪聲小。（5）占地面積少。2、輕軌最小運行時間間隔：2min；每節(jié)車輛定員數(shù)：120~270人；每列車編組輛數(shù)：2~10；每小時單向最大運輸能力：6000~30000人；最高速度：60~80km/h。建設投資（包括車輛）：33億日元/km及以下；運營費用：1.13億日元/（km·年）；最低經(jīng)濟運輸量：2100人/（km人）（假定平均票價為150日元/人）。武漢輕軌車站

輕軌的主要特點（1）以鋼輪和鋼軌為走行系統(tǒng)，其車輛的牽引動力為電力，可以是直流電、交流電或線性電機傳動等；（2）中運量的公共交通形式，客運能力為10000～30000人/小時；（3）線路可以為地面、地下和高架，與地面道路可以部分混行；（4）輕軌車輛有單節(jié)四軸車、雙節(jié)單鉸接六鈾車和三節(jié)雙鉸接八軸車（5）一般車站設施比較簡單；（6）加強消音和減震措施；（7）大部分輕軌系統(tǒng)可以在沒有信號裝置的情況下安全行駛。3、市郊鐵路最小運行時間間隔：5min；每節(jié)車輛定員數(shù)：80~118人（座席）；每列車編組輛數(shù)：8~10；每小時單向最大運輸能力：30000人以上；最高速度：120km/h。唯一能與高速公路比速度的短途出行方式市郊鐵路的特點（1）高質(zhì)量的服務。由于列車能以高達130km/h的速度行駛，座位數(shù)也能保證每人都有，有些列車還采用雙層客車來增加座位數(shù)量。（2）市郊鐵路票價適中，定期乘客可以購買月票得到優(yōu)惠，旅客的平均花費要比采用其他出行方式的用戶及小轎車使用者低很多。（3）市郊鐵路編組靈活，可適應通勤出行的時間集中性和方向性，根據(jù)客流大小，調(diào)整編組數(shù)及發(fā)車間隔，有較高的加減性能和較好的運行秩序，能實現(xiàn)高效運輸。（4）市郊鐵路具有大站高速的特點。市區(qū)內(nèi)站間距1.5～3km，郊區(qū)5～10km，運營速度可達到80km/h以上。（5）噪音小、無（輕）污染綠色交通。（6）市郊鐵路的建設對城市形態(tài)合理發(fā)展也具有良好的作用。4、獨軌最小運行間隔：3min；每節(jié)車輛定員數(shù)：140~190人（跨騎式），80~120人（懸掛式）；每列車編組車廂節(jié)數(shù)：2~6節(jié)；每小時單向最大運送能力：5000~20000人；最高速度：80km/h；建設投資（包括車輛）：65~145億日元/km；運營費用：2.21億日元/（km·年）；最低經(jīng)濟運輸量：4000人/(km·天)（假