高山风电场道路设计与市政道路设计方法比较及应用研究

摘要：随着可再生能源在全球范围内的日益重视，高山风电场的建设势在必行，高山地形复杂，生态环境脆弱，因此在设计风电场相关道路时，尤其需要考虑其对环境的影响及施工的可行性。在传统的市政道路设计方法中，通常通过平坦地形的标准化流程进行设计，而高山风电场的道路设计则更需要结合山地特性的独特要求。基于此，简要分析了高山风电场道路设计的特点与难点，并以此对其道路设计的技术标准和方法进行了深入研究，以此引申出了高山风电场道路设计与市政道路在横截面设计方面的异同。

关键词：高山风电场；市政道路；平曲线指标；平面曲线弯道加宽值

Research"on"the"Comparison"and"Application"of"Road"Design"Methods"Between"Alpine"Wind"Farm"and"Municipal"Road

DENG"Qun""ZHAO"Yawei

New"Energy"Power"Generation"Branch"of"SPIC"Jiangxi"Electric"Power"Co.，"Ltd.，"Nanchang，"Jiangxi"Province，"330096"China

Abstract："With"the"increasing"emphasis"on"renewable"energy"worldwide，"the"construction"of"alpine"wind"farm"is"imperative.nbsp;The"alpine"terrain"is"complex"and"the"ecological"environment"is"fragile."Therefore，"when"designing"the"related"road"of"wind"farms，"it"is"particularly"important"to"consider"the"impact"on"the"environment"and"the"feasibility"of"construction."In"traditional"municipal"road"design"methods，"the"design"is"usually"conducted"through"the"standardized"process"of"flat"terrain，"while"the"road"design"of"alpine"wind"farms"needs"to"combine"the"unique"requirements"of"mountain"characteristics."Based"on"this，"this"paper"briefly"analyzes"the"characteristics"and"difficulties"of"road"design"of"alpine"wind"farm，"and"deeply"studies"the"technical"standards"and"methods"of"road"design，"so"as"to"extend"the"similarities"and"differences"between"road"design"of"alpine"wind"farm"and"municipal"road"in"cross"section"design.

Key"Words："Alpine"wind"farm;"Municipal"roads;"Horizontal"curve"index;"Widening"value"of"planar"curve"bends

风能作为一种清洁、可持续的能源，受到了广泛关注，尤其是在高山地区，风力潜力巨大，开展风电项目不仅可以推动区域经济发展，还有助于实现低碳减排的目标。然而，高山地区独特的地理环境和气候条件给风电场的建设带来了诸多挑战，其道路设计尤为重要。在市政道路设计中，通常采用的是行车安全、经济合理、施工便捷等通用原则，而高山风电场的道路设计需要克服陡峭坡度、复杂地形等困难因素，强调环保、生态恢复等方面的考虑。

1"高山风电场道路设计概述

1.1高山风电场道路设计的特点

由于风电场通常位于高海拔和陡峭的山区，高山风电场道路的选址与规划需充分考虑地形、地质条件和生态保护等因素，选址过程中，应进行充分的地形勘察，确保道路建成后能有效连接风电机组及周边基础设施，尽量减少对自然环境的影响。同时，交通能力的设计是高山风电场道路的一大特点。这类道路既要满足日常运输需求，还需兼顾风电机组设备的专用运输需求，由于风电机组设备较为庞大且重，设计过程中需要考虑运输车辆的尺寸和重量要求。例如：2.0"MW风电机组的叶片运输，要求车板宽度达到3"m，且车头与叶片尖端之间需要保持不小于50"m的距离，这就要求道路在宽度和转弯半径等方面进行相应的优化，以确保能够安全、高效地运输设备[1]。与此同时，山地风电场道路的结构设计要充分应对山区复杂的气候条件和地质情况，山区地形极易受到雨水侵蚀、滑坡、塌方等自然灾害的影响，设计过程中需对路基进行加固，选择合适的排水设施，以减少水土流失与滑坡风险。

1.2高山风电场道路设计的难点

由于风机设备的重量与尺寸较大，特别是像2.0"MW风机这样的设备，其塔筒宽度超过4"m，塔筒的最下节重量达到80"t，风机叶片长度大于40"m，而机舱的重量也是80"t左右，对高山道路的设计有着极高的要求，这些特殊的运输需求，使高山道路工程的设计难度显著增加。山地通常地势起伏不平，存在陡坡、沟壑等地貌特征，要为风机的运输提供安全通畅的道路，设计师必须对道路的坡度和曲线半径进行精细计算，确保风机运输车辆能够安全通过，道路的横断面设计也需考虑设备的宽度和高度，避免在运输过程中出现碰撞事故，因此在设计道路时，不仅要考虑运输的便利性，还需充分考虑施工的可行性[2]。

2"高山风电场道路工程设计要点

2.1平曲线指标

2.1.1平曲线最小半径与弯道加宽值

在高山道路工程设计中，特种运输车辆的特点直接影响到道路的几何设计参数，以湘电XE105-2000塔筒运输车辆为例，其外轮廓宽度最大可达4.4"m，这就要求在道路设计中充分考虑运输车辆的运输特性，以确保运输过程的安全性和顺畅性。为了确保运输作业时的顺利进行，高山道路的直线段路面设计宽度要为5"m，这一宽度是在不包含路肩的情况下确定的，考虑到特种车辆的通行需求，设计宽度需明确满足多车交会及特殊货物的通过要求，而当车辆行驶至弯道时，涉及的最小半径和加宽值设计就显得尤为重要。并且，由于湘电XE105-2000塔筒运输车的长度最长可达30"m，当考虑车辆转弯所需的空间时，不可忽略其车身长度对道路设计的影响。在设计曲线时，需计算出合理的最小半径以及弯道加宽，这关系到车辆的操控、行驶稳定性以及与道路几何形状的适配程度。在实际计算中，弯道加宽值设计可以利用下列公式进行计算。

其中，为曲线内侧加宽取值，为塔筒运输车辆控制长度（假设在弯曲处为全长），为道路直线段路面设计宽度，和分别代表道路路面外边缘和内边缘的半径，通过此公式可以算出在曲线段需要加宽的程度，以适应特种运输车辆的通行[3]。

2.1.2最小半径与平面曲线弯道加宽值

针对XE105-2000kW机型的高山运输道路，按照工程标准山区道路的最小转弯半径需要大于运输车辆车长的50%，假设选择的运输车辆长度为12"m，那么最小转弯半径应≥12"m×50%=6"m。依据设计要求，最小极限转弯半径设定为20"m，这意味着在设计过程中应优先考虑选取大于或等于20"m的转弯半径，以确保运输过程中的安全性和稳定性[4]。在进行平曲线设计时，要考虑外侧的排水沟及土路肩的存在，排水沟与土路肩的宽度设定为0.5"m，设计人员需在计算平曲线的加宽值时，在基本计算值的基础上减少0.5"m，这一设计修改旨在确保车辆能够顺畅通过曲线而不受路面宽度的限制。在设计期间，针对XE105-2000kW机型，利用其特性可进行具体的平曲线加宽值计算（如表1所示），然后以具体的设计参数为依据，考虑到该机型的特定动态性能及转弯特性，假设车速为20"km/h，车辆的侧向加速度为0.2"g，以此数据为基础，根据弯道的转向半径与允许的离心力计算出所需的加宽值[5]。

2.2高山道路纵断面设计指标

在高山的道路工程设计中，纵断面的设计指标是确保设备安全运输的重要因素。由于高山地形的特殊性，运输车辆的行进速度普遍较低，且其通常不会超过15"km/h，这就要求在设计道路时，必须充分考虑运输车辆的行驶特性，以避免出现车辆托底或设备碰撞地面的现象。关于最小坡长的设计，根据特种运输车辆的特点，确定最小坡长为60"m。这是因为相较于普通平板车，特种运输车的车长更小，基于此设计可以更灵活地适应运输需求。在进行坡长设计时，需要确保坡道的平滑过渡，避免因坡度过大而导致设备在运输过程中发生不必要的损伤对于纵坡设计，特别是在运输重型机舱时，最大纵坡必须特别考虑，机舱作为风机设备中重量最大的部分，在运输过程中不仅要避免因坡度过大导致车辆失控，还应综合考虑道路的阻力和空气阻力等因素。在设计过程中，确保运输车辆的驱动力小于车轮与路面之间的摩擦力，同时大于各种阻力之和，保证运输安全的基础。此外，在高山道路设计中，主干道的最大纵坡一般设定为14%，这一坡度在满足运输机舱重量及其动态特性方面，能够确保车辆在行驶过程中的安全性；而对于支路或特殊路段，则可以适当将最大纵坡增大至18%，但这一调整必须谨慎进行，以确保在一定的坡度下，车辆的安全控制不会受到影响[6]。

3"两种道路设计中横截面设计的对比分析

从技术指标的角度来看，风电场道路设计的标准与市政道路设计的城市支路设计指标几乎相当，二者在基础交通工程设计原则上的一致性，同时也反映出在不同类型的道路设计中，虽然服务对象和环境有所不同，但基础的设计理念和技术指标仍然遵循相似的规律。由表2、表3可知，由于风电场道路设计所需承载的车辆在尺寸和重量上较市政道路设计车辆要大，因此在道路平面加宽的取值上，二者存在较大的差异[7]。风电场内往往需要大型设备和重型车辆的通行，这就要求道路在设计初期就必须考虑更为宽阔的通行空间，以确保设备的顺利进出和安全行驶，这种设计思路的差异，既是出于对不同交通需求的适应，同时也是为了优化使用效率和安全性。此外，风电场与市政道路的横断面设计上也存在差距，市政道路一般会设有路缘石，其设计目的在于引导行车并保护道路结构，路缘石的设置使道路的行车道部分标高低于两侧的边缘；而在高山风电场的道路设计中，中心线则被设计为标高最高点，行车道两侧并不设路缘石，既是为了减少了施工复杂度，也是为了在一定程度上提升行车的流畅性，降低重型车辆通过时的阻力。尽管二者在横断面设计中因为排水方向的不同而存在一定的差异，但在平面和纵断面的设计中，二者的技术参数基本取值显得相当，这显示出无论是在何种道路条件下，驾驶安全和使用便捷都是道路设计的重要目标[8]。

4"结语

在对高山风电场和市政道路设计的研究中发现，二者均是既要满足运输需求，又要考虑生态保护与地方发展之间的平衡，通过科学合理的设计，在降低运输成本的同时，将对环境的影响降至最低。不同的道路类型影响设计方案的选择，而根据车辆特性、环境条件等因素进行合理设计，则是确保道路功能高效与安全的关键。在推进绿色能源发展的过程中，没有任何一项工程可以孤立存在，涉及道路的每一个决策都应是综合考虑的结果。

参考文献

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[2]王煜东.风电场道路路线设计指标研究[D].大连海洋大学，2024.

[3]张其勇.山区风电发电场道路的多元决策设计[J].中国新技术新产品，2024（5）：105-107.

[4]马俊祥，赵振宙，玛尔瓦提·黑扎提，等.山区风电场道路及集电线路协同优化设计[J].内蒙古工业大学学报（自然科学版），2024，43（1）：48-55.

[5]李利飞.风电场道路设计方法研究[J].工程技术研究，2023，8（24）：198-200.

[6]WANG"D"Y，YIN"K"F，SHEN"L，et"al.A"review"of"road"design"for"wind"farms"in"china[J].Applied"Sciences，2023，13（7）：

[7]YONG"L，JUN"HANG"L，RONG"SHENG"C.Form-Finding"method"of"site"road"from"the"perspective"of"meta-design[J].International"Journal"of"Pattern"Recognition"and"Artificial"Intelligence，2022，36（14）：22500392.

[8]王月爽.基于改进A*算法的山地风电场道路智能选线方法研究[D].石家庄：石家庄铁道大学，2021.