高速公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)研究

王江麗 羅紹存

摘要：就像大家所了解的那樣，通風(fēng)控制系統(tǒng)在高速公路建設(shè)中扮演著非常重要的角色，特別對于公路隧道來說，通風(fēng)控制系統(tǒng)更是不可缺少。高速公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了控制有害氣體和粉塵濃度，通過借助傳感器的參數(shù)參考，警惕有害氣體和粉塵濃度的超標(biāo)流入，使其盡可能的達(dá)到最小污染，以達(dá)到節(jié)能和道路安全目的。本文重點闡述了高速公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的通風(fēng)方式和控制方案概況，希望能為相關(guān)人員和工作提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；通風(fēng)控制系統(tǒng)；研究

引言

隧道通風(fēng)系統(tǒng)在現(xiàn)今的高速公路建設(shè)工程之中占據(jù)著非常重要的地位。并且目前我國由于科技的飛速發(fā)展帶來了高速公路的進步，隧道通風(fēng)系統(tǒng)的開發(fā)也是由于科技的發(fā)展帶來了進步契機?？偟膩碚f高速公路隧道周圍空間有非常大的封閉性，不易通風(fēng)，并且一旦車流量超過一般范圍時，就很容易隱藏空氣不安全因素，因此，高速公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的研究是相當(dāng)必要的，有很強的實用性。

1研究隧道通風(fēng)系統(tǒng)的重要性

高速公路的隧道空間一般都相對活動區(qū)域較小，具有狹隘性和閉塞性，所以大量車輛在通過隧道時產(chǎn)生的大量尾氣如果不能得到及時的擴散，就很容易因空氣中一氧化碳濃度的不斷增加而導(dǎo)致空氣中的有毒氣體和污染物質(zhì)帶來不利影響，一是容易造成隧道中行駛?cè)藛T以及乘車人員帶來有毒物體的侵害，二是由于空氣中混合物質(zhì)和灰塵的不斷增多，出現(xiàn)安全行車的隱患之一，即大氣能見度的降低，這對行駛車輛和人員來說都是非常危險的。最嚴(yán)重的情況是在發(fā)生火災(zāi)或者其他緊急事故時，如果通風(fēng)系統(tǒng)不夠完備，更容易造成難以想象的后果。由于以上種種的出現(xiàn)，才使得隧道通風(fēng)系統(tǒng)在高速公路建設(shè)工程中顯得更加舉足輕重。高速公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)，主要是通過在隧道空氣質(zhì)量低于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時通風(fēng)設(shè)備的自動運行來實現(xiàn)危險報警和有害氣體的疏散，直至空氣中的質(zhì)量和煙霧濃度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)之后完成風(fēng)機工作。這種控制系統(tǒng)的運用不僅僅能夠保障隧道內(nèi)空氣質(zhì)量的及時調(diào)適，還能夠有效保障高速公路隧道行車安全和人員安全，是高速公路運行和管理的一種值得借鑒的方式。

2發(fā)展概況

我國由于國情和其他因素的影響，公路隧道建設(shè)的起步和研究都要晚于其他一些國家，例如日本和歐美國家。我國的公路隧道模擬通風(fēng)實驗研究開始于1994年，主要完成了公路隧道的縱向通風(fēng)實驗；1999年取得了理論上的一些突破，也就是在簡介學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗和我國的相關(guān)實驗基礎(chǔ)上，由重慶公路科研設(shè)計院支持和主張出版了《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范JTJ026.1—1999》這部參考文獻(xiàn)。當(dāng)然，借助國外先進技術(shù)的學(xué)習(xí)和我國自助技術(shù)的研究，此時也涌現(xiàn)了一大批學(xué)者和實踐者，例如后來頗有成果的長安大學(xué)的趙峰對三種通風(fēng)方式計算公式的研究，還有湖南大學(xué)孫一堅等學(xué)者對研究成果的一些模擬試驗等都是對公里隧道通風(fēng)技術(shù)的一種重視和發(fā)展的體現(xiàn)。

3公路隧道通風(fēng)方式

對公路隧道的通風(fēng)方式起決定性因素的是隧道自身的特點，由于隧道建設(shè)的地理位置和地理環(huán)境的區(qū)別，隧道通風(fēng)方式隨之區(qū)別。當(dāng)然，各種公路隧道通風(fēng)方式都有各自的優(yōu)點和缺點，我們需要正確的看待各通風(fēng)方式的優(yōu)缺點，我應(yīng)該考慮隧道通風(fēng)方式安全性、經(jīng)濟性、建設(shè)施工可行性和周圍環(huán)境的適應(yīng)性等等來選擇合理的通風(fēng)方式。這里要介紹的公路隧道通風(fēng)方式主要有自然通風(fēng)和機械通風(fēng)兩種類型，機械通風(fēng)又由縱向通風(fēng)、橫向通風(fēng)和半橫向通風(fēng)三種通風(fēng)方式構(gòu)成。

3.1自然通風(fēng)方式

自然通風(fēng)方式區(qū)別于其它的通風(fēng)方式的主要特征是它不用設(shè)置專門的通風(fēng)設(shè)備，主要利用車進隧道口時形成的自然壓力差和汽車行駛時的活塞作用來實現(xiàn)自然而然式的通風(fēng)，也就是借助交通風(fēng)力的作用來實現(xiàn)通風(fēng)的目的。這種通風(fēng)方式帶來的交通風(fēng)力作用非常大，通風(fēng)能力也足夠強大，所以不用擔(dān)心隧道長度的影響。但是這種通風(fēng)方式的缺點在于一般適用于單向公路隧道，在雙向交通隧道中可能會形成相互抵消的作用力的情形，另外可能會由于隧道內(nèi)氣流不穩(wěn)定的現(xiàn)實環(huán)境導(dǎo)致有害物質(zhì)不能及時得到有效控制。

3.2縱向通風(fēng)方式

縱向通風(fēng)方式，它主要是機械通風(fēng)方式的一種，也就是要使用通風(fēng)設(shè)備。這種方式采用的事"一進一出"原則，也就是當(dāng)一個洞口引進新鮮空氣時，另一端洞口就會排出污染空氣?？v向通風(fēng)有幾種類型，包括豎井式、射流式、噴嘴式和風(fēng)道式等?？v向通風(fēng)方式主要的優(yōu)點在于這種通風(fēng)方式建設(shè)工程所需的成本比其他工程低，具有極大的經(jīng)濟性。另外，這種通風(fēng)方式能夠適用地質(zhì)條件相對較差的環(huán)境，盡管隧道施工困難，這種方式也能夠較好的克服，并且節(jié)省工程造價。

3.3橫向式通風(fēng)方式

橫向通風(fēng)方式主要是設(shè)置了送風(fēng)道和排風(fēng)道，是的，公路隧道內(nèi)的風(fēng)在橫斷面方向流動，從而達(dá)到使隧道內(nèi)有害氣體的濃度沿隧道延伸方向流動，并且均勻分布。這樣不僅縮短了有害物質(zhì)排出的路程，還避免了隧道內(nèi)空氣的縱向流動，從而提高了防火排煙的效果。但是這種通風(fēng)方式一般來說建設(shè)費用和運營的成本相對較高，有一定的選擇限制。

4隧道通風(fēng)控制方案

隧道通風(fēng)控制方案的形成主要是隧道通風(fēng)控制程序在進行通風(fēng)方案選擇時需要用到的一些有效文件，這些控制方案在隧道通風(fēng)管理計算機中運行，不同工作情況下通風(fēng)機的啟動和停止指令不同，這就需要這些預(yù)案來實現(xiàn)監(jiān)測通風(fēng)控制的指令目的。隧道通風(fēng)控制程序的使用原理是通過對環(huán)境監(jiān)測器中獲取的一氧化碳濃度和交通流量等數(shù)據(jù)實現(xiàn)對風(fēng)機運行時間和開設(shè)臺數(shù)的控制，這樣不僅僅能夠使隧道運行環(huán)境的安全得到保障，還節(jié)約了隧道通風(fēng)控制運行成本，延長了風(fēng)機使用壽命。

4.1根據(jù)隧道內(nèi)環(huán)境參數(shù)定制控制方案

環(huán)境參數(shù)設(shè)定主要有兩個數(shù)據(jù)節(jié)點，就是一氧化碳濃度在150ppm和300ppm，當(dāng)隧道內(nèi)一氧化碳濃度在前者范圍之內(nèi)時建議不啟動風(fēng)機；當(dāng)隧道內(nèi)一氧化碳濃度在兩者之間時則需要工作人員協(xié)助檢查周圍實際情況，來確定開設(shè)風(fēng)機的臺數(shù)和相關(guān)位置風(fēng)機的開設(shè)；當(dāng)隧道內(nèi)一氧化碳濃度超過后者并且達(dá)到一定持續(xù)時間時，則需要控制軟件發(fā)出警告和監(jiān)控人員根據(jù)實際情況啟動風(fēng)機。

4.2小交通流工況下通風(fēng)控制方案

這種通風(fēng)控制方案的實施時間為隧道內(nèi)各項交通數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)都在正常范圍之內(nèi)時，則通過有規(guī)律性的管理風(fēng)機來實現(xiàn)風(fēng)機的運行功能，例如定期的啟動開機和定期的核查維修，并將有關(guān)數(shù)據(jù)進行記錄備份，以此來避免長期不使用風(fēng)機造成的內(nèi)部機械故障的出現(xiàn)。

4.3火災(zāi)工況下通風(fēng)控制方案

這種方案主要適用于特殊情況下的通風(fēng)需要，在發(fā)生火災(zāi)時能夠及時防火排煙，確保有害物質(zhì)的流動不至于造成重大危害，控制火勢的蔓延，以此來形成一套完整的隧道火災(zāi)發(fā)生時的通風(fēng)預(yù)案，減小由于通風(fēng)不暢造成火災(zāi)危害增大的風(fēng)險。

5結(jié)語

總而言之，公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的研究要一直在進行，雖然過程可能比較復(fù)雜和困難，但是我們必須作出更大的努力來切實保障公路隧道的行車安全，盡可能的減少交通安全隱患，不斷完善通風(fēng)控制方案，以實現(xiàn)更大的實踐價值。

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