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目前，石油工程设计课程教学中主要包括：油藏工程设计、钻井工程设计、采油工程设计和储层改造工程设计等四个专题。石油工程设计是大学生在石油工程领域的第一次“实战”演习。其中，油藏工程设计中包括：井网布置和注采井组动态分析。钻井工程设计包括：井身结构设计、钻井液设计、钻柱设计、钻井参数设计、固井设计、井控设计和钻机选择等。采油工程包括：有杆泵采油系统工程设计、连续气举设计和电潜泵采油系统设计等。储层改造工程设计包括：水力压裂和酸化设计。根据教学计划安排，石油工程设计通常用4周～6周时间，时间比较紧凑。一般要求学生在这个时段内分别进行油藏工程设计、钻井工程设计、采油工程设计和储层改造工程设计等。这四个专题的设计内容根据不同油田的生产数据、钻井数据、地质资料等进行，也即只做以一口井或一个井组为对象的单项工程设计。四个设计之间，没有共同的设计基础数据，相互之间没有必然的联系，每个设计具有相对的独立性。
二、单项工程设计教学的优点
1.成熟的教学内容降低指导难度
在石油工程设计中，各个单项设计的内容几乎没有太多的更新。以钻井工程设计部分为例，在钻井工程设计阶段，通常选用某油田的真实《钻井设计》作为主要参考资料。由于钻井工程设计内容较多，在设计的过程中，将学生分组，每小组3人，分别进行水力参数设计、固井参数设计、钻柱及下部钻具组合设计等，再将三部分内容合在一起，构成完整的钻井工程设计。在进行各部分设计的过程中，学生根据教材或专业书籍、工具手册上给出的计算方法进行计算。这个过程就是先有结果，之后要求学生根据现有专业知识进行结果复核。一般情况下，指导教师对每口井的钻井设计计算结果出现的各种问题较为了解，教学指导过程难度较小。
2.较短学时内保证各单项设计的完整性
由于石油工程设计的内容较多，而教学学时较短，为了保证学生能够得到各个单项设计过程的训练，同时也为了保证每个单项设计的相对完整性，对每个部分的设计内容都进行了适当的简化，便于学生抓住重点，训练解决问题的能力，以利于较短时间内教学工作的顺利开展。
3.模块化教学内容提高了学生的设计效率
石油工程设计在分成四个单项进行教学时，每个部分的教学内容都比较集中，都有相对独立性。指导教师根据设计内容详细讲解，使学生能够明确主要的设计思路和设计方法，并进行初步模仿和试做。学生在进行各部分设计时，根据事先拟定的已知数据和资料，采用教材上给出的设计方法进行计算，针对具体设计内容快速完成该部分的设计，提高了学生完成各分项工程设计的效率。
三、单项工程设计教学的不足
1.单项工程设计内容更新速度慢
石油工程设计各个单项设计内容的前提条件和已知条件更新速度较慢。如，钻井工程设计部分参考的原始设计还有20年前的，这与当前的钻井技术发展速度不匹配。很多陈旧的设计方法和理念还没有得到及时的改进，很多新的技术方法没有充分考虑和融入，甚至有些设备工具早已淘汰，但却在目前的设计中出现。这对实践类教学是不利的。
2.各单项工程设计之间联系不够紧密
学生在进行工程设计时，各个专题的训练几乎是孤立的，没有共同的数据基础，相互之间缺少必要的联系。一名合格的石油工程师必须具有全局意识，因此，只有将各个专题通盘考虑，设计出的内容才能真正服务于实际生产，才能与目前提倡的“卓越工程”素质培养相符。目前，从各单项各自的训练内容上看，确实能够使学生在各单项上得到好的锻炼。但是在进行各单项设计时，学生却不能从油田开发过程的全局出发。学生在设计过程中很少加入个人观点，也会相应的缺少全局意识和观念。因此，在工程设计训练中，应增强工程设计综合训练力度，使学生通过查阅文献或资料，理顺各个专题设计中的前后逻辑关系和衔接次序，优化以培养具有“综合业务素质”工程师为特色的教学内容。近几年，学校参加全国石油工程设计竞赛的作品数量较少，设计质量不高。究其原因，不是学生不优秀，而是缺乏必要的指导。学生不知如何从全局考虑，做一个上、中、下游一体化的完整的石油工程设计。这也说明以往孤立式、分专题开展石油工程设计教学存在不足。
3.学生缺少获取和加工原始数据方法的训练
石油工程设计各个专项设计内容的已知参数和设计要求基本上都已给出，缺少训练学生如何获取和加工原始数据的思路和方法。经常出现学生采用教材的计算方法计算出来的结果与已知数据相差很大，使学生产生困惑和不解。这其中一个重要原因是，学生对现场的实际地质情况和工程施工情况缺少了解。如果能够训练学生从某一油田开发初期的原始资料开始进行编辑整理，并作为学生将要进行石油工程设计的原始参考资料，依次进行油藏工程、钻井工程、采油工程和储层改造工程等四个专题模块的设计，学生既学会了解决问题的方法，又学会了发现问题、分析问题的方法，从而培养学生综合考虑问题，从全局出发进行石油工程设计。
4.学生团队协作能力未能得到充分训练
在进行石油工程设计时，为了让每名学生在短时间内完成全部的工作，只能降低设计难度，减少发现问题和分析问题的环节，更多地强调解决问题的最后一个环节。而发现和分析问题的环节往往是更难的，是更需要训练的，同时也需要更多的时间和更多的人在一起进行分析和讨论。因此，在进行石油工程设计实践教学的训练过程中，其组织形式也应模仿现场工程师的工作方式——团队协作。这样做，可以使学生体验到石油工程设计的真实性，还可以使学生在团队协作的工作方式中学会与他人相处，体验在团队协作中自己应承担的责任和义务，增强学生的责任感和大局观念。学生毕业工作后，能感受到在学校所进行的石油工程设计具有很强的实用性。
四、单项工程设计教学的改革方案
1.强化小组讨论机制
在石油工程设计教学过程中，要求学生以团队协作方式进行四个专题的综合训练。在四个专题设计之初，要求小组成员必须针对各自的专题设计要求提出问题，小组内部进行讨论和研究，撰写公共部分内容，形成小组讨论机制。这样做的目的就是要求小组内各成员能够相互配合，团结协作。虽然小组内各成员主要负责其中一个专题的设计工作，但是每名成员必须根据自己对基础数据的理解和四个专题的共同需求，提炼出共同使用的公共数据资料，从而训练学生的工程意识和全局意识。
2.延长教学时间
单项工程设计实践教学环节与学生毕业后从事的工作内容息息相关。在大四阶段，强化和细化这些实践性较强的教学内容越来越有必要。因此，适当延长单项工程设计的教学时间也是非常必要的。目前，本校以往安排在大四阶段的专业课程多数都提前到大三阶段，目的是给考研的学生腾出更多的时间来专心备考。这样一来，大四阶段的教学时间较为充裕，使延长单项工程设计的教学时间成为可能。
3.工程设计代替毕业设计
1.1配网工程设计有助于配网工程改造与建设的全面规划
配网工程设计工作，对提高配网工程改造与建设工程的质量有着巨大的帮助。在配网工程设计的内容中，包含对配网工程改造与建设的路线规划、电网结构构架、电网设备选择、电网无功补偿的制定、供电电源点的位置布设等等内容，这些内容对于施行配网改造与建设工程有着非常重大的帮助，能够有效地减少配网改造与建设过程中发生的配网结构布置不合理、配网设备选用出错、配网供电能力不能满足城市发展的要求等等错误的现象。按照配网工程的设计进行配网改造与建设的施工工作，能够有效的满足现代化的配网建设要求，降低配网改造和建设过程中的成本投入，提高配网改造和建设后产生的经济效益和社会效益。
1.2配网工程设计有助于帮助配网改造与建设工程选择合适的电压等级
在配网工程的设计过程中，需要对当前城市运行的电网状况进行一次清晰的调查，以发现当前城市配网运行过程中的问题，改变当前城市电网运行的布局。在对城市电压等级的选择中，配网设计能够对城市不同地区的电压进行确定，分层分区的组成配电网的电压等级，简化配电网中的电压等级限制和需求，逐步提高电压等级，有利于配电网的合理布局，简化配网的组成结构，减少配网中变电层次和电能损耗，增强城市配网的安全可靠性和经济运行水平。甚至在配网工程的设计中，对电网导线得截面都有一定的设计。
1.3配网工程设计有助于提高配网改造和建设后的自动化水平
在配网工程设计中添加关于配网自动化的设备，可以有效提高配网改造和建设后的自动化运行水平。例如在10KV配网的自动化事故处理设计中，可以利用自动化设备自动切除线路的故障区段，使配网能够自动恢复完好并继续向向地区供电。首先，可以在配网工程的设计中在配网上安装新的自动化设备，发生事故时可以自动执行操作；其次，可以在设计内容对配网改造，将环网线路或者“手拉手”线路分成几段设计，通常以三只开关分成四段为最佳设计方案。
1.4配网工程设计能够有效缩短配网改造和建设工程施工的工期
在城市配网改造和建设工程中，中低压配电网是提高配网运行可靠性的关键，而中低压配电网的组成包含了10KV配电线路、配电所、开闭所以及380V和220V线路。同时，中低配电线路遍布城市的大街小巷，供电区域交叉重叠、接线过程复杂，改造和建设工程的任务量十分繁重。而做好城市配网工程设计，能够有效地的解决这个问题，在城市配网工程的设计内容中，首先就是对当前改造的配网工程进行清晰明确的调查，确定城市各个地区的线路分布情况以及电能需求情况，根据地区的电能需求安排配网线路的布置，确定配网电源的位置。通过配网工程设计，能够有效的避免配网改造和建设工程施工过程中，中低压线路交错不明、供电重叠、线路复杂、供电功能不符合地区要求等情况的发生，确定配网改造和建设工程施工过程中工程量的大小，有效减少配网改造和建设过程中的无用施工，使配网改造和建设工程能够如期甚至提前完工。
2结语
以强化学生的工程设计能力、实践能力与创新能力为核心，重新修订教学大纲，整合相关课程，对应工程设计内容体系，构建完善的工程设计课程体系。大一为工程设计启蒙阶段，以激发兴趣为主，课程为生物工程(化学工程)概论;大二为单元设计和工程设计技能培训阶段，包含:化工原理、化工热力学、化工制图、化工仪表自动化;大三为产品设计、工艺设计和设备设计阶段，包含:生物工程(化学工程)设备、分离工程、化工设计与模拟、工艺学课程(化工工艺学、发酵工程、制药工艺学、酿酒工艺学等);大四为工厂设计和综合实训阶段，主要进行生物工程(化学工程)工厂设计和毕业设计。为适应行业的需求和时展，在各课程教学中突出工程思维和工程方法学的同时，着力介绍行业规范、标准以及新产品、新工艺、新技术、新设备，并将计算机辅助制图、计算机仿真模拟、计算机辅助设计作为主要技能进行培养。
2构建完整的工程设计实践环节
工程设计是面向对象的综合性实践活动，只有突出实践环节才能让学生锻炼能力、积累经验、有所感悟。整个工程实践环节包括化工AutoCAD制图、化工原理课程设计、化工设计Aspen仿真模拟、生物工程(制药工程)创新综合性大实验、湖北省化工设计大赛、全国“三井杯”化工设计大赛、全国大学生制药工程设计竞赛、生产实习、工厂设计项目、毕业设计。工程设计以校企组合的校内生产性实训基地(如尿素仿真实训平台、啤酒发酵实训基地、药物制剂实训平台)和校外企业实习基地(如安琪酵母生物工程专业国家级工程实践教育中心)为依托，注重选题的针对性(面向地方企业)、设计的规范性(符合行业标准)、操作的可行性(绿色、经济与安全)，并将化工设计竞赛、制药工程设计竞赛融入人才培养的教学体系中，大力提高实践教学环节的实效性。
3构建合适的工程设计评价体系和管理模式
工程设计的系统性、协作性较强，因此在工厂设计和毕业设计中采用小组制、导师制、课题制进行管理、操作和评价，以培养学生的团队合作精神，即每小组5～7名学生和1～2名指导老师，每个学生完成每组设计项目下的一项子课题，最后采用学生答辩与互评、教师评价、企业专家点评等构成综合评价体系。另外，建立健全激励约束机制，考虑给予竞赛获奖和设计达优秀等级的学生相应的创新实践学分，代替相关选修课的学分，以此激发更多的学生参与工程设计的学习。
4结语
技术风险也广泛的存在工程设计阶段，要想从根本上降低工程造价，设计人员必须要采取科学的措施降低设计费用、缩短设计周期，从各个渠道中获取到准确的信息，在设计阶段，还要严格遵照相关的规范标准进行设计，将经济性观念融入到设计工作中，保障设计工作的技术性与经济性，这样才能够为工程安全奠定好基础，但是，就现阶段来看，工程设计的技术风险是广泛存在的。
2、工程造价设计风险的规避策略分析
2.1做好招标与投标工作
为了避免设计阶段忽视技术招标与施工图纸出现的各类问题，需要在施工设计工作中引入竞争机制，让设计人员更加关注设计图纸的细节问题，在定标的过程中，必须要让设计工作具有合理性、实用性以及创造性，看进度计划是不是科学、投资估算是不是合理、技术水平能不能满足施工要求。
2.2做好设计变更管理工作
在设计的后期阶段，必须要做好设计变更管理工作，提前变更时间，尽可能的少变更，减少设计变更工作带来的损失。要注意到，设计变更时间越早，那么损失也就越小，如果设计阶段进行变更，只要修改设计图纸就可以满足相关的要求，并不会出现其他的费用；如果在采购阶段进行变更，不仅需要修改图纸，还需要重新选择设备与材料；如果在施工阶段进行变更，还需要拆除重建，损失十分严重。基于以上的因素，必须要对设计变更工作进行科学有效的管理，从根本上降低工程造价。
2.3提升设计人员的综合素质水平与责任意识
设计人员的综合素质与责任意识对于工程造价的控制有着直接的影响，要想有效降低工程造价，设计人员必须要具有经济意识，自觉的将工程经济性考虑到设计工作中，加强预算与技术之间的结合。此外，设计单位需要加强对设计人员的培训与教育工作，让他们掌握新型的设计方式，同时，还要将奖惩机制落实到实处，激发出设计人员的成本意识与质量意识，让他们可以严格的根据技术与规范要求进行施工，在保障质量的前提条件下引入新技术，降低成本，对于有效节约造价的设计人员，可以给予适当的降低，对于设计浪费的设计人员要予以一定的惩罚，责令其进行改正。
2.4开展标准化设计，对设计方案开展技术论证
使用标准化设计模式可以有效降低工程的造价，为此，在工程设计阶段，必须要采用标准化设计模式，保障工程设计的质量与设计效率，同时，还要采取科学的措施降低设计成本、缩短设计时间，让经济性原则可以贯穿到整个设计工作中。在具体的设计阶段，需要对设计方案进行科学的技术论证，甄选出最为经济、合理、科学的方案，将设计经济性与设计技术性结合起来，做好设计论证工作，在保障工程性能与结构的前提条件下，综合使用定量分析法与定性分析法，提升设计工作的合理性与经济性。
3、结束语
公路设计是公路施工建设的蓝图，是确定公路各项性能指标的基础要素。由于道路建设是门复杂的系统性工程，施工条件复杂多变，施工工期较长，涉及因素众多，如果在工程设计阶段没有充分考虑和准确计算并制定切实可行的施工措施，就很可能在后续施工和使用过程中产生问题，导致质量事故，造成不必要的经济和人员损失。在公路设计工作中常见的问题有以下几种。
1.1公路实际使用寿命不能满足规定要求，在使用年限之前很早就发生各类损坏现象，影响使用。
根据我国现行公路标准，公路使用年限要在15年以上，而实际大多数的公路的使用寿命仅有10年。之所以发生这种情况，离不开公路设计时按照较低标准选取技术参数的原因。这样虽然能够在一定程度上降低施工成本，增加经济效益，但也使公路的性能极限大幅下降。公路投入使用后，一旦遭遇较大强度的负荷就容易发生质量问题，导致公路的提前报废，从长远角度看，反而增加了经济成本。
1.2坡长设计不当
我国国土面积广大，地形种类复杂，很多公路路段要在陡坡上修建。坡长设计不仅影响汽车的通行能力，还容易引发安全事故。
1.3平、纵坡的控制指标设置不当
随着地形的变化，公路往往会遇到平坡、纵坡，如果平、纵坡的控制指标没有掌握好，极易引发车辆超载、超速问题。近年来超速交通事故频发，具体原因很多，但平、纵坡的控制指标设置不当，是其中一个重要因素。除此之外，公路设计中还存在诸如前期调研不足、排水不利、变更过多等问题。
2提高公路工程设计质量工作要点
2.1实施公路设计全过程质量控制
按照传统是设计工作方式，在所有设计工作完成后进行设计审查，评价设计方案的质量水平。这种方式仅仅是对设计图纸和方案本身进行质量检查，而忽略了对设计过程的管理。由于工程设计文件篇幅很大，而审查时间往往只有几天，使得审查工作难以深入开展，对设计中存在的不足和缺陷也很难进行彻底清查并修正。因此，加强设计工作全过程的质量控制对于改正缺陷，提高设计方案质量是非常必要的。目前，我国设计过程质量控制工作刚刚起步，实行难度也比较大，对于工作人员的要求也非常高，需要工作人员具备相应水准的技术背景。实施公路设计质量控制要抓好设计工作各个阶段的质量控制，主要要做好以下几项工作。
2.1.1实施设计调查。
精确的设计条件是保障设计工作顺利开展的重要基础要件。在外业工作完成后，建设单位和设计单位要开展一次中间调查，对于施工标准、规模等问题进行研究，拿出方案办法。
2.1.2实施优化设计。
设计方案初步拟制后，由项目建设单位连同设计单位组织专业技术人员，深入全面地研究方案各个细节，查找不足，修正缺陷，进行设计优化，不断提高设计水平。
2.1.3实施施工图会审。
在图纸设计过程中要组织第三方召开专家评审会，对施工图纸进行阶段性会审，确保数据计算无误，图纸质量可靠。
2.1.4实施重点审查。
在工程设计方案完成后，邀请级别更高的设计单位对工程中重要部位或特殊结构进行重点审查，重新验算，将审查结果以书面形式如实传递给设计单位及建设单位，确保设计质量。
2.2切实做好公路线形设计工作
公路线形的选择对于道路施工条件、施工难度、工程质量以及道路投入使用后的服务水平有直接影响。正确合适的线形设计能够大幅降低施工难度，缩短工期，提高工程质量，对于日后道路维护保养工作也有很大帮助。在平面线形设计方面，一要尽可能减少征地拆迁工作量，特别是路线不要途径密集人口居住区。公路建设，不仅仅要占用路面本身对应的地面，对道路两侧的土地也有一定幅度的占用。如果道路经过居民区就会导致大规模的民房拆迁工作量。民房拆迁需要大量的资金和时间，从而导致工程成本大幅上升，甚至影响工程工期；二要尽量避开超高地区域。如果公路途经超高地区域，不仅会提高施工难度，增加施工成本，建成后的道路还可能产生跳车现象；三要加强横坡施陡坡区域的地基质量。在陡峭的地方施工，容易产生地基不均匀沉降和滑坡现象，损坏工程质量和使用寿命，甚至引发安全事故，所以要特别注意。在纵断面线形设计方面，一要正确选取人行通道桥涵或天桥。桥涵和天桥都能够提供人行通道的作用，又各有特点。天桥有利于降低车祸发生的概率，桥涵则节省通行时间，在设计时要根据现场具体情况进行选择；二要减少明涵结构，降低施工及维护成本，防止发生跳车现象；三要尽量减少高填方设计。高填方设计对于施工技术水平要求很高，特别是在土质松软地区，极易发生大面积不均匀沉降，影响道路运行。
2.3重视路基工程设计
一要做好挖方填方相临交界位置的设计。我国国土广袤，公路里程动则数百公里或上千公里，穿山越岭途径不同地质地形区域，不论使用沥青或混凝土何种形式的路面，总会发生裂缝、断板、拱起、接缝破损等质量问题。而挖方填方交界处往往是裂缝现象发生的多发区域。其原因就是没有处理好填方和挖方交界处的垂直变形问题。因此，在设计时就要加强对于填方挖方交界处的处理，制定相应措施，加强过渡部分的缓冲作用，减少裂缝发生。二要做好路堤边坡设计。近两年来，我国某些地区多次发生地震、洪涝等自然灾害，导致山地公路边坡塌陷和路堤损坏事故多发，严重影响道路的正常通行。产生这个的问题的主要原因就是边坡对于意外导致的负荷承受力不足。因此，在设计时必须要注重对边坡的防护，设置护坡道来防御洪水冲击，降低边坡路堤负荷。
3结束语
施工组织设计
疏浚工程拟采用4方抓斗船开挖，配合泥驳施工，疏浚土外抛于附近坝田、深潭或采用吹泥船吹至附近的坝田。工程施工应严格按《疏浚工程技术规范》（JTJ319-99）、《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008）有关规定执行，同时必须在施工过程中实行自检、互检、专检，对不符合质量要求的浅段，不能竣工验收。在施工组织方面，首先形成明确的施工计划，并对施工方提供的材料进行审批。随后，开展技术交底工作，交接完成后即可提出开工申请。最后，相关部门应注意做好施工过程中以及施工结束后的质量检查工作。
航标工程
1．航标设计
西江下游（肇庆至虎跳门）航道整治工程航标工程共配布航标144座，已有5年使用时间，受自然条件和产品老化等因素影响，上述航标受损较多，原主要的备用器材也已经耗完。根据此次航道整治工程涉及的西江航道局、江门航道局、佛山航道局和广州航道局向广东省航道局请示的相关文件，本遗留工程中航标工程主要包括：
（1）航标的改造、改建、修复；
（2）塔标标路、挡土墙、安全护栏的修复、新建指路牌；
（3）航标及备用器材的购置。
2．配布类别
西江下游航标原设计为按内河一类标志进行配布设计，本次航标工程仍按原航标配布类别进行设计。
3．设计原则
（1）特殊情况除外，对撞毁的航标按照原设计方案进行重建，对部分损坏的航标进行改造、修复。
（2）对于损坏的航标，各区域局已修复好，但资金尚未解决的，可列上，并在备注中说明。
（3）航标备用器材的备用量按原设计的备用率计算，即统一按照50％。
（4）由于无大比例放大测图及勘察资料，施工中应根据每座塔标所处的实际地形进行调整，其工程量实行现场计量。
尾工工程
1．码头的现状与功能要求
本码头位于西江下游高明市区太平州荷城公园河段，使用岸线长度约45m，现状为西江航道局高明航道站的简易工作码头，码头目前设置两级浆砌石平台及简易滑道，上游设置一高桩式引桥（顶标高8.2m），码头前沿水域停靠工作船及放置浮标等器材。原码头建设年代较早，设施陈旧，目前不能适应航道日常维护工作的要求，需要进行必要维修。根据高明航道站的要求，本码头需设置两个靠船墩（兼顾系船功能），后方设置码头平台作为堆场及设备检修工作平台。
2．平面布置
本码头平面顺岸布置，码头泊位长40m，码头结构由两个靠船墩组成，靠船墩两端部的连线长23m，后方平台长40m，平台至岸堤止。码头平面布置详见施工图纸。码头前沿线部分水域需进行浚深，以满足船舶吃水要求。码头所在河段河床较为稳定，水深良好。另外码头回旋水域距离主航道约100m，作业不影响主航道的正常通航。拟加固码头前沿港池底高程-2.82m。回旋水域宽度52.5m，底高程为-2.82m，前沿停泊水域16.0m。码头结构长23m，后方平台长40m。
3．作业标准
码头的泊稳和作业条件主要考虑的自然条件包括风、浪、水流的大小及其分布特征。风速风向对码头作业影响较大，当风力大于6级时码头停止作业。本码头位于三角洲河网水道，河道水面宽度约600m，自生风浪较小。涨、落潮平均流速较小，水平平缓，对船舶的靠泊影响不大，水流对码头作业的影响比较小。根据自然条件和作业要求，通过上述分析，考虑风、雨、雾、雷暴、水等各种因素的影响，本码头结构加固后年可作业天数不小于320d。
实船试验
1．试验目的
（1）验证航道整治后的航道的技术参数（主要指弯曲半径和宽度）的合理性，重点验证横坑河段的航道技术参数。
此外西江下游在项目设计前沿河均为单桥，现在高明西江大桥、九江大桥、南门大桥均出现建设双桥在同一区间水域，这和过去航道选线按规范单桥布线有所区别，因此在实船试验中考虑对这三座双桥桥区水域进行上下行会船试验。
（2）检验全线航道航标配布的合理性。
（3）综合验证西江下游航道是否达到3,000t级江海轮的双线航道通航要求。
2．试验范围
本次试验河段为西江下游（肇庆至虎跳门）全程河段长168km，主要有两段航段组成，其中从肇庆二桥至百顷头长123km，百顷头至虎跳门口（即虎跳门水道）长45km。重点试验河段为虎跳门水道的横坑河段，起点从马田水闸对开27#标至荷麻溪大桥上游的33#标，全长约4.4km，详见图2。
(1)视距设计所包含的内容
为行驶中车辆的驾驶人所能清楚见到其前方的直线距离。视距长短影响公路的行车安全至巨,安全性高的公路须有足够的视距,使驾驶人能够从容控制其车速,完成其所需的安全措施。
(2)纵坡度设计所包含的内容
为公路纵向的坡度,亦即沿公路中心线路面的倾斜度,以两点间高程差与两点间水平距离的比值表示的,如2.4%,或-3.6%,正值表上坡道,负值表下坡道。
(3)竖曲线设计所包含的内容
为纵坡度变化时,两坡度间将形成一转角,车辆通过该转角处应有相对应的考虑,以促进行车安全、舒适以及视觉美观,故应于纵坡度变化处设置一段曲线,使纵坡度逐渐变化,使路线平滑通顺,此曲线称的为竖曲线。
(4)是否采桥梁或隧道减少纵坡度所包含的内容
为若遇无法克服的地形障碍,为减少施工对当地自然环境的改变量,考虑土方开40挖等安全问题,建议可采用桥梁或隧道型式,于后续行车阶段也可减少用路车辆爬坡所造成的二氧化碳排放。
2平面线形设计
(1)缓和曲线所包含的内容
为当车辆由直线路段进入某曲线半径值以下的曲线路段,或由此曲线路段进入直线路时,为了行驶轨迹发生变化所插入的曲线称为缓和曲线。
(2)复曲线与反向曲线所包含的内容
为复曲线为同方向两个或两个以上不同大小曲线半径的圆曲线连接,中间未设缓和曲线者。反向曲线为两组同向曲线的反向组合。同向曲线为单曲线或同向曲线间设有缓和曲线者。
(3)平曲线最小半径限制所包含的内容
为公路的平曲线半径愈小,则曲率愈大,亦即表示公路转弯程度愈大,除产生较大离心力外,并因车辆转弯时所占公路面积较大,故有效路宽将相对减小,致降低视距,对行车安全及舒适性影响甚大,故曲线半径的最小值应加以限制。
(4)平曲线最短长度限制所包含的内容
为车辆沿曲线行驶时,若曲线长度太短,驾驶人即需将刚转弯不久的方向盘立刻转回,除离心力变化太大,乘客感觉不舒服外,驾驶人操作方向盘的困难度亦较高,41故平曲线的长度,亦有其最小限制的必要。
3公路交叉设计
公路交叉设计是为了有效率地发挥公路设施的交通功能。公路与其他公路或轨道系统相交者称为公路交叉。而公路交叉的型式可分为平面交叉与立体交叉。以下分别就公路交叉设计面向下的次因素及其内容作说明。
(1)是否采槽化设计所包含的内
为交叉路口槽化设计时,可利用标线或路面标记绘成槽化岛图型,用以区隔直通与转向的车道。槽化线线型分为单实线、Y型线与斜纹线三种,其颜色应与其连接的行车分向线、分向限制线或车道线相同。交叉路口使用实体阻拦物做成不同的槽化岛,将更能有效管制及保护车辆与行人。此指驶入或驶出交流道时的槽化设计。
(2)是否设置转向弯道所包含的内容
为转向弯道系于公路交叉处因实际需要设置槽化路口供转向且与主线分离的车道,可提高路口车流的纾解效率。此指驶入或驶出交流道时的转向弯道设计。
(3)是否采感应式号志所包含的内容
为交通感应式号志,用于交通量变化显著且无规律,或交通量悬殊的地点,由设于公路上的传感器侦测车辆到达状况,以号志控制器默认的程序,实时变换灯号。此指设置于进入交流道时的号志。
4结语
设计单位应在接受建设单位的委托设计邀请后，组织拟定桥位处的现场踏勘并进行详细的地形图测量，在充分征询建设单位和相关主管部门的意见后明确桥梁的建设标准。
1.1使用年限
桥梁主要受力构件必须在正常设计、正常施工、正常使用养护的条件下，其使用年限为100年。
1.2设计洪水频率
二级公路上的大、中桥，设计洪水频率为1/100；二级公路上的小桥和三、四级公路上的大、中桥，设计洪水频率为1/50；三、四级公路上的小桥，设计洪水频率为1/25。设计洪水频率内的历史最高洪水位可通过现场调查踏勘、向附近当地村民询问了解、向相关水利部门发函等方式获得。
1.3桥下被交河流的航道等级和净空标准
应与相关航道主管部门联系，获得桥下河流的航道等级、最高通航水位、净空标准及规划等资料，如桥梁下部结构和基础在通航水域中，需设置必要的船舶航行标志、标识。
1.4桥下被交道路的等级和净空标准
应与相关道路主管部门联系，获得桥下道路的等级、净空标准及规划等资料，并设置必要的防车辆撞击设施。3.5道路等级一般来讲，农村公路的道路等级可采用二、三、四级公路标准。具体取用时，不仅要与现状相吻合，还要与规划相协调。
1.6设计荷载
一般来讲，二、三、四级公路，汽车荷载等级为公路Ⅱ级，如二级公路为干线公路且重型车辆多时，可采用公路Ⅰ级汽车荷载。
1.7设计速度和桥梁宽度
二级公路设计速度为80km/h，60km/h，其相应的桥梁宽度分别为12m，10m；三级公路设计速度为40km/h，30km/h，其相应的桥梁宽度分别为8.5m，7.5m；四级公路设计速度为20km/h，其相应的桥梁宽度为6.5m（双车道）、4.5m（单车道）。桥面宽度的具体取值不仅要与现状相吻合，还要与规划相协调。
1.8桥上及桥头引道线形
桥上及桥头引道的线形应与路线布设相协调，各项技术指标应符合路线布设的规定。桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%；位于市镇混合交通繁忙处的桥上和桥头引道纵坡均不得大于3%。桥头两端引道线形应与桥上线形相配合。
2桥梁的建设规模
在桥梁的建设标准明确后，桥梁的建设规模主要涉及桥梁的立面设计。桥梁立面设计的三要素为桥高、桥长、基础入土深度。
2.1桥高（指最低梁底高程）
桥高通常在做以下三项对比后确定。
（1）设计洪水频率内的历史最高洪水位加安全高度后的高程；
（2）与航道等级相对应的最高通航水位加净空高度后的高程；
（3）与道路等级相对应的最高路面高程（考虑路面加铺因素）加净空高度后的高程。
2.2桥长
梁底高程确定后再确定主孔跨径。一般来讲，在满足桥下净空宽度和泄洪要求的条件下，应尽可能采用较小的经济性跨径，降低上部结构建筑高度，减少投资。确定上部结构建筑高度后进行桥长设计时，为缩短桥长，减少投资，可按以下原则控制：
（1）可能采用较大桥梁纵坡；
（2）平原软土地基台后填土高度不宜大于4.0米，一般地基台后填土高度不宜大于6.0m，城镇人口稠密区，台后填土高度不宜大于3.0米；
（3）桥下净空断面须满足泄洪要求；
（4）桥梁基础宜尽可能避开老桥基础。
2.3基础入土深度
（1）如地基土质承载力较高且具备开挖条件时，应首选扩大基础，否则宜采用桩基础。
（2）基础入土深度须考虑河道的一般冲刷、局部冲刷以及规划河床断面的开挖情形。
3桥梁的施工图设计
在桥梁的建设标准、建设规模初步确认后，由建设单位组织召开设计方案论证会，以会议纪要方式最终确认或直接由建设单位下达设计委托函予以明确。设计单位据此与建设单位签订委托设计合同，安排桥位处地质勘探，每座桥梁布置不少于2个地质钻孔，并由设计单位提供地基承载力要求。此后，设计工作进入施工图设计阶段。为做好施工图设计，应高度重视以下设计细节。
3.1桥梁抗震设防
镇江地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震动加速度峰值为0.l0g或0.15g，除二级公路上的大桥采用8度区的抗震措施外，其余桥梁均采用7度区的抗震措施。
3.2桥面铺装
鉴于桥梁规模较小，宜采用防水险铺装。如铺装厚度计入结构计算高度，需设置不小于3cm的磨耗层。
3.3桥面护栏
桥面设置人行道时，应设置人行道栏杆扶手；桥面不设置人行道时，宜设置险墙式护栏，以减少后期养护工作量。由于农村公路为混合交通，为确保行人安全，护杆高度不应小于1.1m。
3.4桥头接线
桥头接线原则上要求与老桥两头道路衔接，平纵线形顺适，设置必要的波形防撞护栏与桥上护栏相衔接。
3.5管线事宜
原则上原有老桥上的管线在新桥设计时应予以保留，并预留未来管线位置，但须遵循下列要求：
（1）禁止天然气输送管道、输油管道利用公路桥梁跨越河流；
（2）高压线跨河塔架的轴线与桥梁的最小间距，不得小于一倍塔高。高压线与公路桥涵的交叉应符合现行《公路路线设计规范》的规定。
4结束语
作者：方原柏 单位：昆明有色冶金设计研究院
现场无线仪表可以安装在危险环境中，如Class1Division1区域，符合本安（除电池外）和隔爆认证，防护等级不低于IP66。上述无线现场设备中，有少数因耗电量大需现场提供电源。如无线雷达液位计需要65／240V（AC）或24～64V（DC）电源；无线设备振动监测变送器可用电池供电，也可以由外部提供10～30V（DC）电源。现场无线仪表的刷新速度可以设定为1s，5s，10s，30s，未来可以达到0．25s。现场无线仪表通过组态可执行或不执行路由功能。无线网关OneWireless网络的设计具有非常灵活的扩展性，既可以是单一的无线变送器网络，也可以是支持全厂多种无线应用的、全面的工厂级无线网络。2010年6月推出的R200OneWireless网络最新版本，支持用户在其相关设施的不同区域设计具有各种无线覆盖能力的无线网络。如仅针对无线现场仪表的无线网络架构，可选择无线变送器本身的路由功能，由现场设备接入点实现；也可以同时支持无线现场仪表、多种无线应用、有线设备无线转接、有线网络无线互联等多种功能的无线网络架构，由多功能节点（Multinode）实现。一个无线网络可以有多个网关，网关之间支持无线通信。多功能节点一个或多个多功能节点构建无线Mesh主干网络，无线现场设备可以自动选择与任何一个多功能节点进行无线通信。Mesh主干网络支持多种应用，不仅支持同ISA100．11a无线现场设备的无线通信，还支持802．11Wi－Fi无线设备如无线视频、Experion移动工作站、标签扫描仪、无线巡检、无线设备振动监测变送器、无线读表器、可燃气体检测的无线通信，同时支持现场Ethernet设备的无线转接，即现场的第三方设备可以直接有线接入多功能节点从而进入无线网络，或者配置无线转接模块，同多功能节点进行无线通信。每个多功能节点都可同时作为网关或配置冗余网关与DCS，PLC进行数据集成，两个10／100Mbit／s以太网通信口可以同时接在一个交换机上，用于控制系统的通信：Modbus，TCP／IP，OPC，或用于多功能节点之间的有线互联，或用于转接Modbus，RTU，TCP／IP设备进入无线网络。
现场设备接入点采用双天线结构设计，确保Mesh多路径通信环境时无线数据的可靠性。无线管理平台无线管理平台（WDM）管理所有的无线现场设备，如ISA100．11a无线变送器、现场设备接入点和多功能节点等无线网络设备。该平台承担无线现场设备网络网关、系统管理器以及安全管理器的角色，用于初始化无线设备的组态，并存储组态无线现场设备所需的无线网络系统数据；实现无线现场设备网络的安全管理，生成、和管理所有现场设备加入无线安全网络所需的安全密钥；提供Modbus，HART，OPC和专有协议等数据集成通信接口，实现无线网络数据同DCS的数据集成。无线管理平台功能也可以内嵌在DCS的组态工具中，支持无线现场设备在DCS中的内嵌式数据集成；同第三方DCS的数据集成时，应配置单独的采用标准通信协议的无线管理平台。OneWireless工业无线网络的特点OneWireless与其他类型的工业无线技术相比具有如下特点：a）一个无线平台支持多种应用，如过程参数的监控，安全视频监视，流动作业，移动设备的即时定位，管道腐蚀监测，设备状态诊断（如振动、转速、位移）等。b）一个无线平台支持多种通信协议。可以支持HART，Profibus，FF，Modbus（Serial和TCP）以及OPC等多个协议。c）无线网络连接的现场设备种类齐全，不仅有HART设备，还有4～20mA模拟设备，热电偶，热电阻，阀位，DI，DO，甚至还可以通过无线读表器连接就地显示圆形刻度盘的压力表、真空表、温度计，扩展了无线解决方案涉及的产品系列。d）无线网络用于连接的现场设备参数除了常见的压力、流量、温度、物位外，还包括管道腐蚀监测，设备状态诊断（如振动、转速、位移）等特殊参数。e）现场无线设备的刷新速度快，目前可以设定为1s，未来可以达到0．25s，从而为无线传输的参数用于闭环调节控制创造了条件。f）传输距离远。一个网络的覆盖面积可以达到数十平方千米。g）现场无线仪表电池的使用时间可以达到4．5a以上。h）无线现场设备的路由功能选择提供了系统构成的灵活性。i）扩展方便，规模可大可小。j）支持移动设备如移动工作站、IntelaTracPKS无线巡检设备等，以通过无线网络收集现场数据，执行资产智能管理。k）通过XYR400E无线转接模块可以无线转接如下协议的第三方设备：RS－232，RS－485，Ethernet。第三方设备包括PLC，分析仪，照相机，报警盘等。3OneWireless工业无线网络系统工程设计应用场合a）适合采用工业无线网络的场所：测点分散，被铁路、河流、建筑物分割；危险区域；罐区储罐分散、无集中监控设备；现场移动作业的需要；系统布置要求更简洁、安全；改造项目时间紧迫。b）采样刷新速度快，适用于要求采样刷新速度较快的工业无线网络。c）过程工业为无线网络设定的参数标准共分0～5级，对应信息传输速度的重要性由高到低，即0级要求的信息传输速度最快。目前，OneWireless工业无线网络主要用于5级的记录和下载／上传参数、4级的报警参数、3级的开环控制参数及2级的紧急程度不高的闭环监督控制参数；而属于1级的紧急程度高的闭环调节控制参数和0级的涉及过程安全的紧急动作参数，为可靠起见，目前暂不采用该网络，而应以4～20mA，HART，FF现场总线等方式传输。d）无线现场设备、无线网关均为本安认证，可用在本安设备上，防护等级不低于IP66，现场无线设备还带隔爆认证。e）现场设备接入点可以与无线现场设备通信，而多功能节点既可以同无线现场设备通信，也可以支持无线视频、移动工作站、振动监测等多种无线通信，也支持有线接入PLC或其他以太网设备，进行无线转接。
无线网络的规模a）一个无线网络最多可支持40个现场设备接入点／多功能节点，每个节点都可以作为网关有线接入上位机系统，实现数据集成。一个无线网络可以有多个现场设备接入点／多功能节点同时作为网关。b）现场设备接入点／多功能节点作为网关时，每个都可以带100台无线现场设备（刷新速度1s），现场设备接入点／多功能节点不作为网关时可以支持20台无线现场设备（1s刷新速度时）或80台无线现场设备（大于1s刷新速度时）。c）无线网络的规模至少可以支持多达800台无线现场设备（1s刷新速度时）或3200台无线现场设备（大于1s刷新速度时）。设计要点a）接入OneWireless工业无线网络的输入信号类型及采用的无线现场设备见表1所列。b）无线现场设备有作为路由器或不作为路由器两种使用选择。当无线现场设备组态为不具有路由功能时，支持快速数据采集，可做到如1s的刷新采集和小于100ms的通信时间滞后；当数据采集速度要求不快时，无线现场设备可以组态为具有路由功能，一些不能直接与网关无线通信的无线现场设备可以借助其他无线现场设备的路由将信息传输到网关。c）通常需要得到有关的现场设备配置图，然后标出所需安装的无线仪表位置。当无线现场设备组态为不具有路由功能时，现场设备接入点、多功能节点之间同无线现场设备之间的无线通信距离根据天线类型不同分为305m，610m，3km，两个现场设备接入点或多功能节点之间的通信距离为1km，采用高增益天线时为10km；当无线现场设备组态为具有路由功能时，两个无线现场设备之间的通信距离可达400m。d）无线网关支持标准的通信协议，更支持同DCS的内嵌式数据集成。如与霍尼韦尔公司PKSExperion控制系统集成时，无线管理平台所有功能已经内嵌在DCS的组态工具中，不需要再接入无线管理平台。e）作为控制应用的无线网络，网关必须冗余配置。f）采用ModbusTCP／IP进行数据集成时，应配置即插即用的无线防火墙，确保网络安全。g）现场设备接入点电源为直流24V交流，交流110／230V，多功能节点电源为直流24V，应由UPS供电。安装要点网关a）安装位置尽可能地有开阔的视野，便于与其他多功能节点构建Mesh无线主干网络以及与无线现场设备之间建立连接。b）靠近DCS室或者装有有线接口的控制室。c）防爆区域必须将网关置于防爆箱内。d）易于提供交流220V电源。e）网关可安装于抱杆上，高增益天线也必须安装在抱杆上，天线尽可能地装得高一些，但是必须在接闪杆的45°角保护范围内。f）抱杆所用材质为镀锌钢管，直径为50mm左右，钢管壁厚不小于2mm；抱杆安装位置高出管架正上方或者就地机柜室外部墙体顶部1～2m，并距离墙壁等物体至少200mm；抱杆底部可焊接在管架或者钢板上，再用膨胀螺丝固定到楼顶，高度要求为2m，抱杆需良好接地。g）从无线网关设备到上一级有线设备（交换机、路由器等）之间的网线不可以超过100m。不作为网关的多功能节点及现场设备接入点a）应满足节中步骤c）～f）要求。b）当无线现场设备组态为不具有路由功能时，安装位置尽可能有开阔的视野和该节点覆盖的所有无线现场设备的中心，以便于与网关或其他需要建立无线链接的多功能节点尽可能地保持可视；如果没有直达路径，非视距路径也可以通过反射或折射覆盖，但是覆盖范围将缩小，需要较多的站点才能满足要求。4结束语OneWireless系统在中国的应用已经有数十套，如中国石化和中国石油多家下属企业、重庆锦湖化工厂、广州珠江水泥厂、申能上海临港电厂燃气电站、中国EPC油库、中联煤层山西沁县气田。华东电力试验所等。其中中石化武汉800kt／a乙烯无线通信项目由237台无线现场设备、22台多功能节点（包括5台网关和5台冗余网关）及ExperionServer内嵌无线管理平台组成。目前工业无线通信技术相关标准的现状为三足鼎立。除中国国家标准化管理委员会提出的WIA－PA（WirelessNetworksforIndustrialAutomation－ProcessAutomation）工业过程自动化的无线网络规范外，OneWireless与WirelessHART是国外主流厂家推出的两个重要的工业无线通信技术标准。
