專利名稱：公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路隧道的平導(dǎo)壓入式通風(fēng)控制方法。
背景技術(shù)：
目前隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)方式，是在隧道一旁設(shè)置與隧道平行的導(dǎo)坑即平 導(dǎo)，在平導(dǎo)的兩端設(shè)主風(fēng)機(jī)作壓入式工作，向隧道內(nèi)供風(fēng)，通過平行導(dǎo)坑和主 隧道間每隔一定距離所設(shè)置的橫通道流入隧道，由隧道的兩端排出，隧道兩端 設(shè)射流風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)。在交通量不大的雙向行車隧道中，該通風(fēng)方式有效利用了平 行導(dǎo)坑，增加了雙向行車隧道縱向通風(fēng)方式的適用長(zhǎng)度及防災(zāi)安全性。
但目前該通風(fēng)方式應(yīng)用中的風(fēng)流穩(wěn)定和節(jié)能技術(shù)尚有待解決。如開啟所有
的橫通道，則隧道內(nèi)的風(fēng)流極不穩(wěn)定，通風(fēng)效果差；而僅開啟中間的一條橫通 道，雖然風(fēng)流穩(wěn)定，但其通風(fēng)能耗大。因此，橫通道開啟位置、數(shù)量和調(diào)節(jié)量 是直接關(guān)系到通風(fēng)效果的好壞與節(jié)能的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法， 采用該方法對(duì)橫通道開啟進(jìn)行控制，能夠使平導(dǎo)壓入式通風(fēng)風(fēng)流穩(wěn)定、又節(jié)約 負(fù)fe耗。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是 一種公路隧道的平導(dǎo)壓入 通風(fēng)的橫通道控制方法，在隧道旁開設(shè)與隧道平行的導(dǎo)坑即平導(dǎo)，隧道與平導(dǎo)之 間設(shè)置有若干個(gè)連通隧道與平導(dǎo)的橫通道，平導(dǎo)的兩端設(shè)置主風(fēng)機(jī)，通過主風(fēng) 機(jī)向平導(dǎo)內(nèi)壓風(fēng);再由控制系統(tǒng)控制橫通道的開啟，將平導(dǎo)壓入的氣流送入隧道 內(nèi)，并由隧道兩端排出?？刂葡到y(tǒng)控制橫通道開啟的具體作法為
A、 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算控制系統(tǒng)輸入擬開啟的隧道、平導(dǎo)、橫通道結(jié)構(gòu)和相 互關(guān)系的幾何信息，得出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖；并按給定總需風(fēng)量，進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算 得到通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路的風(fēng)量& ，通風(fēng)阻力Pi及自然風(fēng)壓變化引起的風(fēng)路風(fēng)量變 化的均方差s,;主風(fēng)機(jī)的能耗e。
B、 能耗及相對(duì)穩(wěn)定性矩陣的獲得改變擬開啟的橫通道數(shù)量、位置，重復(fù) A步的歩驟得到m個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)主風(fēng)機(jī)能耗構(gòu)成的能耗矩陣E二 (e,, e,，...， em)，
4m個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s構(gòu)成的相對(duì)穩(wěn)定性矩陣 S= (s,， s2，".， s ), m為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)。
C、相對(duì)能耗矩陣的確定根據(jù)B步得到的能耗矩陣E- (e,,、,…，e )，風(fēng)
網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S- (Sl， s，...， sm)，確定出轉(zhuǎn)換準(zhǔn)數(shù)A^腿x (e'，"…，6〈;
將能耗矩陣除以k得到相對(duì)能耗轉(zhuǎn)換矩陣E^ (e;， e;,...， e》。
D、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的選取將B步的風(fēng)網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S- (s,，"…，sJ和C 步的相對(duì)能耗轉(zhuǎn)換矩陣￡'= (e;， e',，...， e〕分別乘以其各自的權(quán)重G7、 a2,得到 橫通道開啟的判另iJ矩P車ES-(e; xo:,+Sj x"2， e) xa,+S2 xa2,…，em xc^+s加xa2)，取 ES中最小的元素所對(duì)應(yīng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，作為當(dāng)前隧道的優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，由控制系統(tǒng) 按該優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的橫通道開啟數(shù)量及位置開啟相應(yīng)的橫通道。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
通過對(duì)開啟不同橫通道數(shù)量及位置的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、預(yù)測(cè)出隧道內(nèi)的風(fēng)流 穩(wěn)定性及能耗，根據(jù)需要兼顧風(fēng)流穩(wěn)定與節(jié)約能源的要求，優(yōu)選出適當(dāng)?shù)耐L(fēng) 網(wǎng)絡(luò)，并據(jù)以控制橫通道的開啟位置、數(shù)量，從而解決了平導(dǎo)壓入分段縱向式 通風(fēng)的風(fēng)流流動(dòng)不穩(wěn)定性問題，在保證通風(fēng)效果的同時(shí)，大幅度降低了主風(fēng)機(jī) 的通風(fēng)能耗。
上述的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s的具體計(jì)算方法為 測(cè)出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)各風(fēng)路在一個(gè)周期內(nèi)的自然風(fēng)量的平均值^并計(jì)算出其變
化的均方差A(yù) / = /，2...n， /為風(fēng)路的序號(hào)，通過通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算分別得到自然風(fēng)量
《",為其平均值gw,以及平均值加上均方差^+(7,.條件下的各風(fēng)路的實(shí)際風(fēng)
量《和《,，i' = 7,2...n，再計(jì)算出各風(fēng)路的相對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定系數(shù)' /9'，
/ =人2...!1，各風(fēng)路均值x-^l l力，即求得各風(fēng)路實(shí)際風(fēng)量變化的均方差<formula>formula see original document page 5</formula>這樣本發(fā)明根據(jù)隧道實(shí)際的自然風(fēng)壓大小及方向變化，解算得到各風(fēng)路穩(wěn) 定性與隧道的實(shí)際通風(fēng)情況更加接近，從而其控制效果更好。
進(jìn)行控制，其具體方法為
網(wǎng)絲
行控制，其具體方法為
采用通路法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量的調(diào)節(jié)計(jì)算，即在每臺(tái)主風(fēng)機(jī)工作的區(qū)域內(nèi)，選
出A步算出的該網(wǎng)絡(luò)中阻力最大一條風(fēng)路為標(biāo)準(zhǔn)阻力4，則標(biāo)準(zhǔn)阻力與其他風(fēng) 路的通風(fēng)阻力《的差值，即為相應(yīng)的通風(fēng)阻力調(diào)節(jié)量， ^V=4-《(!' = 1, 2，…H-A /f + 7,…w)，進(jìn)而求得相應(yīng)4黃通道的通風(fēng)面積的變化
量A4;-",，其中4，&分別為相應(yīng)橫通道的面積及風(fēng)量，控制系統(tǒng)根
據(jù)橫通道通風(fēng)面積變化量A4控制相應(yīng)橫通道的開啟度。
這樣，本發(fā)明對(duì)隧道內(nèi)各處的通風(fēng)控制更均衡，通風(fēng)控制效果好。
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為
一種公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法，在隧道旁開設(shè)與隧道平 行的導(dǎo)坑即平導(dǎo)，隧道與平導(dǎo)之間設(shè)置有若干個(gè)連通隧道與平導(dǎo)的橫通道，平 導(dǎo)的兩端設(shè)置主風(fēng)機(jī)，通過主風(fēng)機(jī)向平導(dǎo)內(nèi)壓風(fēng)；再由控制系統(tǒng)控制橫通道的開 啟，將導(dǎo)坑壓入的氣流送入隧道內(nèi)，并由隧道兩端排出?？刂葡到y(tǒng)控制橫通道 開啟的具體作法為
A、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算控制系統(tǒng)輸入擬開啟的隧道、平導(dǎo)、；橫通道結(jié)構(gòu)和相 互關(guān)系的幾何信息，得出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖；并按給定總需風(fēng)量，進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算 得到通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路的風(fēng)量&，通風(fēng)阻力Pi及各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s,;主 風(fēng)機(jī)的能耗e。風(fēng)路包括每一開啟的橫通道、平導(dǎo)和隧道。
6B、 能耗及相對(duì)穩(wěn)定性矩陣的獲得改變擬開啟的橫通道數(shù)量、位置，重復(fù) A步的步驟得到m個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)主風(fēng)機(jī)能耗構(gòu)成的能耗矩陣E: (e,, e,，…，em), m個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s構(gòu)成的相對(duì)穩(wěn)定性矩陣 S= (s,， s2，...， s )， m為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)。
C、 相對(duì)能耗矩陣的確定根據(jù)B步得到的能耗矩陣E: (ei， e,，...， e ),風(fēng)
網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S- (Sl， s，...，。，確定出轉(zhuǎn)換準(zhǔn)數(shù)J^腿x "1， e'，…，
2 max (s,， s ，…，sm)
將能耗矩陣除以k得到相對(duì)能耗轉(zhuǎn)換矩陣E- (e;， e2，...， e )。 2
D、 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的選取將B步的風(fēng)網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S二 (s,， s2，...， sJ和C
步的相對(duì)能耗轉(zhuǎn)換矩陣E'二 (e;, e;,...，《)分別乘以其各自的權(quán)重a;、 "2，得到 ;f黃通道歲寸另iJ頭巨卩車ES-(e; xa,+s! xa2, ej x",+S2 x"2， .. ， era xcr,+s邁xar2)，取ES中最 小的元素所對(duì)應(yīng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，作為當(dāng)前隧道的優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，由控制系統(tǒng)按該優(yōu) 選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的橫通道開啟數(shù)量及位置開啟相應(yīng)的橫通道。
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s的具體計(jì)算方法為 測(cè)出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)各風(fēng)路在一個(gè)周期內(nèi)(通常為一年， 一般取上一年的測(cè)試數(shù) 據(jù)。)的自然風(fēng)量的平均值w,.并計(jì)算出其變化的均方差q i = /,2,..n， /為風(fēng)路 的序號(hào)，通過通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算分別得到自然風(fēng)量M為其平均值？",以及平均值 加上均方差《",條件下的各風(fēng)路的實(shí)際風(fēng)量^和& ， / = 7，2...n,再計(jì)算出各風(fēng)
路的相對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定系數(shù) /仏，/ = /,2...n，各風(fēng)路均值"臺(tái)1 1 ，即求
得各風(fēng)路實(shí)際風(fēng)量變化的均方差 V"一1 '"
.風(fēng)網(wǎng)鄉(xiāng)
進(jìn)行控制，其具體方法為
根據(jù)優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的開啟相應(yīng)橫通道后還對(duì)開啟的橫通道的開啟度進(jìn)行控
制，其具體方法為
釆用通路法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量的調(diào)節(jié)計(jì)算，即在每臺(tái)主風(fēng)機(jī)工作的區(qū)域內(nèi)，選
7出A步算出的該網(wǎng)絡(luò)中阻力最大一條風(fēng)路為標(biāo)準(zhǔn)阻力^，則標(biāo)準(zhǔn)阻力與其他風(fēng) 路的通風(fēng)阻力《的差值，即為相應(yīng)的通風(fēng)阻力調(diào)節(jié)量， ^^=尸《-f Cl, 2， /， iZ + 7，…")，進(jìn)而求得相應(yīng)才黃通道的通風(fēng)面積的變化
量^=-",,其中4，仏分別為相應(yīng)橫通道的面積及風(fēng)量，控制系統(tǒng)根
據(jù)橫通道通風(fēng)面積變化量A4控制相應(yīng)橫通道的開啟度。
以下給出一個(gè)9橫通道的隧道的橫通道控制的具體計(jì)算結(jié)果 對(duì)稱性選取開啟1條、3條、5條、9條4黃通道的四種開啟方式對(duì)應(yīng)構(gòu)成四 個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，解算出其能耗矩陣為￡= (1543， 697， 550, 430)，網(wǎng)絡(luò)相對(duì)穩(wěn)定性 矩陣為S- (0.0021， 0.0358， 0.0370, 0.2410)。轉(zhuǎn)換準(zhǔn)數(shù)夂=6402.49,轉(zhuǎn)換后的相 對(duì)能耗矩陣為E^ (0.2410, 0.1088， 0.0859， 0.0671)。才姿通風(fēng)能誄毛和相對(duì)穩(wěn)定性 的權(quán)重"7、 02分別為0.5,由判別矩P車ESi. 1216, 0.0723， 0.0614， 0.1541),由此 判定開啟5條橫通道的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)為優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)，控制系統(tǒng)即控制開啟對(duì)稱的5條 橫通道。
8
權(quán)利要求
1、一種公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法，在隧道旁開設(shè)與隧道平行的導(dǎo)坑即平導(dǎo)，隧道與平導(dǎo)之間設(shè)置有若干個(gè)連通隧道與平導(dǎo)的橫通道，平導(dǎo)的兩端設(shè)置主風(fēng)機(jī)，通過主風(fēng)機(jī)向平導(dǎo)內(nèi)壓風(fēng)；再由控制系統(tǒng)控制橫通道的開啟，將平導(dǎo)壓入的氣流送入隧道內(nèi)，并由隧道兩端排出，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)控制橫通道開啟的具體作法為A、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算控制系統(tǒng)輸入擬開啟的隧道、平導(dǎo)、橫通道結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系的幾何信息，得出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖；并按給定總需風(fēng)量，進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算得到通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路的風(fēng)量qi，通風(fēng)阻力pi及自然風(fēng)壓變化引起的風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s，主風(fēng)機(jī)的能耗e；B、能耗及相對(duì)穩(wěn)定性矩陣的獲得改變擬開啟的橫通道數(shù)量、位置，重復(fù)A步的步驟得到m個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)主風(fēng)機(jī)能耗構(gòu)成的能耗矩陣E＝(e1，e2，...，em)，m個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s構(gòu)成的相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S＝(s1，s2，…，sm)，m為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的序號(hào)；C、相對(duì)能耗矩陣的確定根據(jù)B步得到的能耗矩陣E＝(e1，e2，…，em)，風(fēng)網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S＝(s1，s2，...，sm)，確定出轉(zhuǎn)換準(zhǔn)數(shù)將能耗矩陣除以k得到相對(duì)能耗轉(zhuǎn)換矩陣D、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的選取將B步的風(fēng)網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定性矩陣S＝(s1，s2，...，sm)和C步的相對(duì)能耗轉(zhuǎn)換矩陣分別乘以其各自的權(quán)重a1、a2，得到橫通道開啟的判別矩陣取ES中最小的元素所對(duì)應(yīng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，作為當(dāng)前隧道的優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，由控制系統(tǒng)按該優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的橫通道開啟數(shù)量及位置開啟相應(yīng)的橫通道。
2、如權(quán)利要求1所述的一種公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法， 其特征在于所述的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中各風(fēng)路風(fēng)量變化的均方差s的具體計(jì)算方法為測(cè)出通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)各風(fēng)路在一個(gè)周期內(nèi)的自然風(fēng)量的平均值^ 并計(jì)算出其變 化的均方差q / = /，Z..n， /為風(fēng)路的序號(hào)，通過通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算分別得到自然風(fēng)量^ 為其平均值《",以及平均值加上均方差W, 條件下的各風(fēng)路的實(shí)際風(fēng)量《和《，/ =人2...11，再計(jì)算出各風(fēng)路的相對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定系數(shù) /《F丄f, -7,2...!!，各風(fēng)路均值 "^r'力1 ，即求得各風(fēng)路實(shí)際風(fēng)量變化的均方差V w — 1 ,.=1
3、如權(quán)利要求1所述的一種公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法， 其特征在于所述的根據(jù)優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的開啟相應(yīng)橫通道后還對(duì)開啟的橫通道 的開啟度進(jìn)行控制，其具體方法為采用通路法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量的調(diào)節(jié)計(jì)算，即在每臺(tái)主風(fēng)機(jī)工作的區(qū)域內(nèi)，選 出A步算出的該網(wǎng)絡(luò)中阻力最大一條風(fēng)路為標(biāo)準(zhǔn)阻力^，則標(biāo)準(zhǔn)阻力與其他風(fēng)路的通風(fēng)阻力《的差值，即為相應(yīng)的通風(fēng)阻力調(diào)節(jié)量 APp,-^-《(/ = 1， 2，/， iZ +厶…w)，進(jìn)而求得相應(yīng)橫通道的通風(fēng)面積的變化量^.=-",，其中4，9,分別為相應(yīng)橫通道的面積及風(fēng)量，控制系統(tǒng)根據(jù)橫通道通風(fēng)面積變化量A4控制相應(yīng)橫通道的開啟度。
全文摘要
一種公路隧道的平導(dǎo)壓入通風(fēng)的橫通道控制方法，控制系統(tǒng)控制橫通道開啟的具體作法為由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算得到不同開啟方式的多個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)能耗及相對(duì)穩(wěn)定性矩陣，并進(jìn)而得到相對(duì)能耗矩陣，優(yōu)選得到兼顧能耗和風(fēng)流穩(wěn)定性的優(yōu)選通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，并據(jù)以控制橫通道開啟數(shù)量及位置。采用該方法對(duì)橫通道開啟進(jìn)行控制，能夠使平導(dǎo)壓入式風(fēng)流穩(wěn)定、又節(jié)約能耗。
文檔編號(hào)E21F1/08GK101509389SQ20081004536
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月13日
發(fā)明者川 何, 張玉春, 勇 方, 晏啟祥, 曾艷華, 楊玉蓉, 瑞 郭 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)