Scott-Hinsley回路法在公路隧道平导半横向式通风计算中的应用

将Scott-Hinsley回路法应用到平导半横向通风方式的解算中,以图论为基础,以风流运动的基本定律为依据,利用Gauss-Seidel迭代逐次求解回路修正风量,直到获得接近方程组真实解的渐进风量.针对公路隧道通风系统的特点在回路中考虑了交通风压的作用,并编制了相应的可视化解算程序.工程计算结果表明,Scott-Hinsley回路法能很好地解决平导半横向式通风计算问题,并可迅速、准确地实现横通道的风量和风阻的反复动态调节计算.     

复杂公路隧道火灾风网稳态求解模型及应用

为计算火灾情况下复杂公路隧道中风流的温度与流量,分析了以质量流量为未知数、含交通风压的隧道风网稳态分风模型。基于隧道围岩与烟流的稳态换热得到隧道风温的计算式,并用平均风温计算各段隧道的热风压。给出了用网络解算与稳态换热迭代求解热风压的流程。针对此模型,编制了相应计算软件,并对50MW火灾下某平导半横向式通风隧道进行了计算,对隧道有效求援时间以及控风措施进行了分析。结果表明:隧道热风压与隧道分配到的风量存在相互依赖关系,采用迭代求解提高了风量与热风压的计算精度;依据此模型开发的软件可以方便地对任意复杂隧道、在任意位置发生火灾时的通风系统进行计算,有助于隧道设计与运营管理中对火灾应急预案的制定。     

节点风压解算通风网络的改进方法

当通风网络存在按需供风的分支且用节点风压法对通风网络进行解算时,将按需分风带来的节点风量代数和归零误差(又称不平衡差)全部集中在那些按需供风分支上,这给风量调节实施带来一定的困难,因为这些分支常常是工作场地.为解决此问题,提出了一种新的节点风压法通风网络解算思路.该思路通过使所有节点风量代数和归零误差的平方和最小化,建立了节点风压法通风网络解算模型,并获得了一种新的节点风压法风网解算算法.解算结果表明:若某节点的不平衡差恰好为0,则该节点相关分支不需进行风量调节;否则,与该节点相关的分支需要进行风量调节来消除该不平衡差.这样一来,可将最小不平衡误差根据工程实际需要分散到所有或部分节点的相关分支上,而不是将不平衡差完全集中在少数按需供风分支上.该方法理论上考虑到了通风系统按需供风分支的存在,具有理论完善、结果正确、可降低风量调节实施的难度的特点.图1,参11.     

终南山公路隧道非机械式通风效果研究

秦岭终南山特长公路隧道规模庞大,通风系统复杂,为了合理确定通风配置,节约通风费用,评估自然风和交通活塞风等非机械式通风方式的通风效果就显得非常重要。课题组现场监测了终南山特长公路隧道内的自然风速、交通量及自然风压和交通风压共同作用下的风速,收集了大量数据。通过对监测数据的处理、分析得出,较大自然风速出现在10∶00—14∶00这个时间段,最大自然风速达到2.576 m/s;隧道东、西线交通量出现高峰期的时间段基本恒定;隧道东线内自然风压和交通风压共同作用下的风速较大的时间段基本上与交通量高峰期时间段相吻合,而西线这两个时间段吻合性较差,洞内风速变化相对平缓。考虑洞口外风向频率、风向、洞口实测温度等参数的自然风速计算方法计算值与实测自然风速较接近。隧道内自然风压和交通风压联合作用下的风速计算值虽小于现场实测值,但较接近实测值。     

论通风网络节点风压的解算

本文探讨了一种新的解算通风网络风压的方法。该法匆需对节点进行拓扑编号而直接求解网络各节点相对于入口节点的最大风压,使用方便,求解迅速。     

特长公路隧道施工通风技术

针对国内单口掘进的长大公路隧道施工中施工通风的必要性,结合南厦高速公路石鼓山特长隧道施工通风,对施工通风的风量、风压计算及改善隧道施工通风的技术途径做了较详细的介绍,并且在隧道现场施工通风中取得了良好的成果。     

矿井通风系统三维可视化及网络解算优化

 针对目前通风软件功能存在局限性的现状,结合矿山开采深度增加和通风网络越来越复杂的实际,开展了新型矿井通风系统三维可视化研究。基于回路风量法和节点风压法提出了新的改进解算算法,使其能够解决复杂的通风网络解算问题;根据新的矿井通风系统双线巷道自动生成算法逐层生成闭合轮廓线,将各层轮廓线三角化并将所有的三角化网格合并,生成封闭的三维联通实体巷道;采用“层次式平台+插件”的方法进行系统开发。最终实现了通风系统三维可视化模拟、网络解算优化、通风管理信息化;与矿山数字化软件相结合,可有效集成监控监测系统,实现数据管理一体化和矿山安全管理。     

中长公路隧道纵向通风计算模型

运用微分算子法,分析了中长公路隧道中的有害气体浓度的分布规律。以人体安全指标、隧道长度、交通量为主要依据,讨论了中长公路隧道是否需要机械通风的标准,建立了中长公路隧道纵向通风计算模型,并应用工程实例进行验证。结果表明:在近期,该隧道不需要通风;在远期,该隧道需要通风。所提出的计算模型为今后的中长公路隧道通风设计计算提供了参考。图1,参9。     

数值逼近法在多级机站通风系统改造中的应用

针对多级机站通风系统解算迭代收敛困难,导致误差较大问题.以多级机站技术为基础,提出了一种多级机站通风网络解算简单的无迭代技术——数值逼近法,利用数值逼近原理建立应用于多级机站通风系统改造的数学模型,选取矿山通风系统实例,将建立的数学模型成功应用于矿山多级机站通风系统改造中,建立了误差验证模型计算误差.研究结果表明:利用提出的无迭代技术解算多级机站通风网络,误差较小,同时证明该计算方法的正确性和合理性,为通风系统网络解算及通风系统改造提供一种新方法.     

存在风阻未知分支的大规模复杂通风网络解算方法

在一个复杂的地下矿通风网络中,通常存在风阻或风量无法直接通过工程的方法事先测量出来的分支,为复杂通风网络中分支风流特征突然改变的原因推断带来了相当大的困难。为了解决此问题,利用通风系统节点风量平衡定律、回路风压平衡定律和通风系统中其风阻值或风量值可事先测量出来的部分分支的信息,重新构建了通风系统风网解算模型,通过对该模型的严密理论推导,获得了一种新的风网解算方法．该算法还可进行通风系统漏风点辨识。     

城市轨道交通隧道事故通风网络动力匹配方法

城市交通隧道由于分流及辅助隧洞的存在,形成了通风网络。针对不同的通风任务,隧道事故通风系统有不同的通风量及动力的需求,其气流组织具有多样性,构成的网络系统非常复杂。如何设计一种合适的通风系统适用全部的通风任务,成了城市交通隧道建设中必须认真研究和解决的问题。基于通风网络理论,论述了城市轨道交通隧道事故通风系统动力匹配方法,并以某轨道工程为例,对轨道交通事故通风系统设计进行了探讨。     

特长公路隧道复杂风机网络协同控制系统架构

为了解决传统特长公路隧道通风控制系统架构的及时性、可靠性差,不能实现风机协同控制的问题,为满足隧道复杂风机网络通风运营需求,设计了一种基于信息物理系统(CPS)的特长公路隧道复杂风机网络协同控制系统。该系统由感控层、信息层、应用接入层、应用层和CPS层5个层级组成。感控层利用风机集群划分和嵌入式控制模块实现对隧道环境、交通量等因素的感知和局部控制。信息层通过对风机控制事件/信息优先级划分和基于发布/订阅方式的数据分发服务,提高数据传输可靠性和风机控制时效性;应用接入层通过CPS中间件,实现系统语义和时间的统一,提高数据利用效率,提升隧道风机控制的可操作性;应用层针对隧道运营服务一体化要求,给出了隧道运营的照明系统、供配电和消防系统和所设计的通风系统并行控制的接口;CPS层对感控层和信息层进行反馈控制,实现复杂风机的协同控制。该系统架构提升了特长公路隧道风机控制智能化、信息化水平,满足面向服务的隧道风机运营需求。     

高瓦斯特长高铁隧道通风方案设计及监测分析

成都至自贡高铁白云山隧道全长13 340 m,为特长高瓦斯隧道,多工区、多阶段施工通风问题严重制约着隧道运营施工与人员安全。通过工作面最大通风量、最大供风量及沿程风压损失对不同工区施工阶段进行通风计算,设计单工区通风方案及隧道总体贯通顺序,并采用水气分离方法处理地下水及自动安全监控系统实时监测隧道瓦斯浓度。分析表明：施工的大部分时间内,2#～6#斜井的瓦斯浓度均偏低,说明合理的通风方案及工区贯通顺序可以有效降低隧道瓦斯浓度;采用水气分离方法对地下水进行处理,将地下水和瓦斯分别排出,可进一步降低隧道内瓦斯浓度;监控系统对2#、3#和6#斜井出现的瓦斯排放异常情况及时报警提示并断电保护,保证了隧道施工进度及人员安全。针对特长高瓦斯隧道多工区、多阶段施工通风,基于隧道通风方案、贯通顺序、水气分离处理及瓦斯监测等方面建立一套完整的通风监测设计方法,为类似工程提供指导。     

基于安全性能和风险程度的公路隧道群运营安全评估方法

对公路隧道"人-车-路-管理-环境"五方面在运营风险源进行了全面梳理,将其划分客观风险源和主观安全性能或者措施性缺失风险源,并提出了基于因子(安全因子、风险因子)的公路隧道的运营安全评估方法。安全因子涵盖8大类型分别为隧道总体、交通控制、照明、火灾防护、逃生救援、通信、通风、紧急事件管理,安全举措共计160子项;风险因子包含11类风险源,主要体现在隧道群总体、路面结构、交通量、交通形态等方面。将运营安全评估方法融入公路隧道设计、施工、养护和日常管理中,为公路隧道运营安全提质升级工作提供了有力的技术支撑。     

火灾时隧道火风压及其对通风影响的试验研究

借助大比例火灾模型试验，研究了火灾工况下隧道内压力场的发展变化状态及火风压产生的机理，分析了通风速度、火灾规模、隧道坡度和烟流蔓延长度等对火风压的影响规律，以及火灾对隧道通风系统的影响．试验结果表明：火风压随着上述影响因素的增大而单调增大，但增长速率减缓；同时，火灾引起的火风压会极大地影响隧道的正常通风．建议对于长大隧道，发生火灾时，应及时将烟流的蔓延长度控制在尽可能短的范围内，以便减弱火风压对通风系统的影响．     

基于城市地下道路污染物排放特性的交通特征调研

城市地下道路的建设可有效缓解日益拥挤的城市交通状况,然而交通特征使得机动车污染物排放不能简单照搬已有公路设计规范.有效把握城市地下道路内机动车主要污染物的排放特性,对城市地下道路通风系统的设计标准以及设计方法的确定具有非常重要的指导意义.以北京、上海作为一类代表城市,武汉、南京、广州作为二类代表城市,通过对机动车保有量、车型比例、交通流量、车速等参数的调查研究,分析得出不同城市交通特征对地下道路污染物排放因子的影响.结果能够为进一步确定排放因子以及污染物排放量计算方法提供依据,为隧道通风设计奠定基础.     

高速铁路隧道斜切式洞门研究

高速列车通过隧道时会在隧道内引起瞬变压力、在隧道出口形成微气压波.微气压波会对隧道出口的周边环境和周围建筑物造成危害,采用帽檐斜切式洞门可大大消减微气压波的影响.本文对斜切式洞门的结构型式、结构设计及斜切式洞门对微气压波的消减效果等进行了研究,可供类似工程参考.     

基于随机森林的公路隧道CO气体浓度预测模型

汽车尾气的主要成分是CO气体,是公路隧道通风设计的一项重要参数。准确、快速地预测隧道内CO气体浓度,能够为隧道通风控制提供有力参考,有助于CO气体浓度的及时控制,对保障隧道内人员的健康、安全和隧道绿色节能十分必要。采用公路隧道实地监测CO气体浓度数据,建立了以监测点位置、交通量、车速、风速为输入特征的公路隧道CO气体浓度预测随机森林模型。通过整理3 300 m长隧道CO气体浓度数据,对比了CO气体浓度实测数据与模型预测值,验证了模型的预测精度。结果表明,基于随机森林建立的CO气体浓度预测模型具有良好的预测精度,能够准确地预测隧道内CO气体浓度,测试集的均方根误差(root mean square error, RMSE)和决定系数R²分别为0.497 4和0.943 7;该预测模型性能显著优于线性回归模型和支持向量机模型;预测模型能够推广应用于其他隧道的CO气体浓度预测,对应的RMSE和R²分别为0.909 5和0.729 5,可以在已知测点位置、交通量、车速、风速的情况下预判隧道内CO气体浓度,为隧道通风控制或安全预警提供数据参考;特征重要...     

非伴煤瓦斯隧道施工危险度动态分级方法研究

在隧道工程中,真正有非伴煤瓦斯威胁的施工段落是短而少的,实现瓦斯灾害动态危险度等级管理对隧道瓦斯防治工作实际意义重大.提出了一种多指标综合分析判定隧道施工段落瓦斯危险度动态等级的方法,其基本指标包括:送抵施工掌子面的实际风量,施工掌子面和总回风断面处瓦斯浓度,超前地质钻孔及其残孔瓦斯浓度与压力,施工掌子面及其前方围岩岩性与构造面发育状态;辅助指标包括:已开挖洞身段的封闭情况,通风系统储备的通风能力等.方法的核心是综合分析隧道当前瓦斯涌出状态与能送抵掌子面的实际风量之间的配对关系.工程实例云顶山一号高瓦斯隧道算例表明,该方法是行之有效的.