專利名稱：公路隧道的平導壓入通風的橫通道控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及公路隧道的平導壓入式通風控制方法。
背景技術：
目前隧道的平導壓入通風方式，是在隧道一旁設置與隧道平行的導坑即平 導，在平導的兩端設主風機作壓入式工作，向隧道內(nèi)供風，通過平行導坑和主 隧道間每隔一定距離所設置的橫通道流入隧道，由隧道的兩端排出，隧道兩端 設射流風機調(diào)節(jié)。在交通量不大的雙向行車隧道中，該通風方式有效利用了平 行導坑，增加了雙向行車隧道縱向通風方式的適用長度及防災安全性。
但目前該通風方式應用中的風流穩(wěn)定和節(jié)能技術尚有待解決。如開啟所有
的橫通道，則隧道內(nèi)的風流極不穩(wěn)定，通風效果差；而僅開啟中間的一條橫通 道，雖然風流穩(wěn)定，但其通風能耗大。因此，橫通道開啟位置、數(shù)量和調(diào)節(jié)量 是直接關系到通風效果的好壞與節(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壓入通風的橫通道控制方法， 采用該方法對橫通道開啟進行控制，能夠使平導壓入式通風風流穩(wěn)定、又節(jié)約 負fe耗。
本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術方案是 一種公路隧道的平導壓入 通風的橫通道控制方法，在隧道旁開設與隧道平行的導坑即平導，隧道與平導之 間設置有若干個連通隧道與平導的橫通道，平導的兩端設置主風機，通過主風 機向平導內(nèi)壓風;再由控制系統(tǒng)控制橫通道的開啟，將平導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、 通風網(wǎng)絡的解算控制系統(tǒng)輸入擬開啟的隧道、平導、橫通道結(jié)構(gòu)和相 互關系的幾何信息，得出通風網(wǎng)絡圖；并按給定總需風量，進行通風網(wǎng)絡解算 得到通風網(wǎng)絡中各風路的風量& ，通風阻力Pi及自然風壓變化引起的風路風量變 化的均方差s,;主風機的能耗e。
B、 能耗及相對穩(wěn)定性矩陣的獲得改變擬開啟的橫通道數(shù)量、位置，重復 A步的歩驟得到m個通風網(wǎng)絡主風機能耗構(gòu)成的能耗矩陣E二 (e,, e,，...， em)，
4m個通風網(wǎng)絡中各風路風量變化的均方差s構(gòu)成的相對穩(wěn)定性矩陣 S= (s,， s2，".， s ), m為通風網(wǎng)絡的序號。
C、相對能耗矩陣的確定根據(jù)B步得到的能耗矩陣E- (e,,、,…，e )，風
網(wǎng)相對穩(wěn)定性矩陣S- (Sl， s，...， sm)，確定出轉(zhuǎn)換準數(shù)A^腿x (e'，"…，6〈;
將能耗矩陣除以k得到相對能耗轉(zhuǎn)換矩陣E^ (e;， e;,...， e》。
D、通風網(wǎng)絡的選取將B步的風網(wǎng)相對穩(wěn)定性矩陣S- (s,，"…，sJ和C 步的相對能耗轉(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中最小的元素所對應通風網(wǎng)絡，作為當前隧道的優(yōu)選通風網(wǎng)絡，由控制系統(tǒng) 按該優(yōu)選通風網(wǎng)絡的橫通道開啟數(shù)量及位置開啟相應的橫通道。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
通過對開啟不同橫通道數(shù)量及位置的通風網(wǎng)絡解算、預測出隧道內(nèi)的風流 穩(wěn)定性及能耗，根據(jù)需要兼顧風流穩(wěn)定與節(jié)約能源的要求，優(yōu)選出適當?shù)耐L 網(wǎng)絡，并據(jù)以控制橫通道的開啟位置、數(shù)量，從而解決了平導壓入分段縱向式 通風的風流流動不穩(wěn)定性問題，在保證通風效果的同時，大幅度降低了主風機 的通風能耗。
上述的通風網(wǎng)絡中各風路風量變化的均方差s的具體計算方法為 測出通風網(wǎng)絡各風路在一個周期內(nèi)的自然風量的平均值^并計算出其變
化的均方差A / = /，2...n， /為風路的序號，通過通風網(wǎng)絡解算分別得到自然風量
《",為其平均值gw,以及平均值加上均方差^+(7,.條件下的各風路的實際風
量《和《,，i' = 7,2...n，再計算出各風路的相對風流穩(wěn)定系數(shù)' /9'，
/ =人2...!1，各風路均值x-^l l力，即求得各風路實際風量變化的均方差<formula>formula see original document page 5</formula>這樣本發(fā)明根據(jù)隧道實際的自然風壓大小及方向變化，解算得到各風路穩(wěn) 定性與隧道的實際通風情況更加接近，從而其控制效果更好。
進行控制，其具體方法為
網(wǎng)絲
行控制，其具體方法為
采用通路法進行網(wǎng)絡風量的調(diào)節(jié)計算，即在每臺主風機工作的區(qū)域內(nèi)，選
出A步算出的該網(wǎng)絡中阻力最大一條風路為標準阻力4，則標準阻力與其他風 路的通風阻力《的差值，即為相應的通風阻力調(diào)節(jié)量， ^V=4-《(!' = 1, 2，…H-A /f + 7,…w)，進而求得相應4黃通道的通風面積的變化
量A4;-",，其中4，&分別為相應橫通道的面積及風量，控制系統(tǒng)根
據(jù)橫通道通風面積變化量A4控制相應橫通道的開啟度。
這樣，本發(fā)明對隧道內(nèi)各處的通風控制更均衡，通風控制效果好。
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步說明。
具體實施方式
實施例
本發(fā)明的一種具體實施方式
為
一種公路隧道的平導壓入通風的橫通道控制方法，在隧道旁開設與隧道平 行的導坑即平導，隧道與平導之間設置有若干個連通隧道與平導的橫通道，平 導的兩端設置主風機，通過主風機向平導內(nèi)壓風；再由控制系統(tǒng)控制橫通道的開 啟，將導坑壓入的氣流送入隧道內(nèi)，并由隧道兩端排出。控制系統(tǒng)控制橫通道 開啟的具體作法為
A、通風網(wǎng)絡的解算控制系統(tǒng)輸入擬開啟的隧道、平導、；橫通道結(jié)構(gòu)和相 互關系的幾何信息，得出通風網(wǎng)絡圖；并按給定總需風量，進行通風網(wǎng)絡解算 得到通風網(wǎng)絡中各風路的風量&，通風阻力Pi及各風路風量變化的均方差s,;主 風機的能耗e。風路包括每一開啟的橫通道、平導和隧道。
6B、 能耗及相對穩(wěn)定性矩陣的獲得改變擬開啟的橫通道數(shù)量、位置，重復 A步的步驟得到m個通風網(wǎng)絡主風機能耗構(gòu)成的能耗矩陣E: (e,, e,，…，em), m個通風網(wǎng)絡中各風路風量變化的均方差s構(gòu)成的相對穩(wěn)定性矩陣 S= (s,， s2，...， s )， m為通風網(wǎng)絡的序號。
C、 相對能耗矩陣的確定根據(jù)B步得到的能耗矩陣E: (ei， e,，...， e ),風
網(wǎng)相對穩(wěn)定性矩陣S- (Sl， s，...，。，確定出轉(zhuǎn)換準數(shù)J^腿x "1， e'，…，
2 max (s,， s ，…，sm)
將能耗矩陣除以k得到相對能耗轉(zhuǎn)換矩陣E- (e;， e2，...， e )。 2
D、 通風網(wǎng)絡的選取將B步的風網(wǎng)相對穩(wěn)定性矩陣S二 (s,， s2，...， sJ和C
步的相對能耗轉(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 小的元素所對應通風網(wǎng)絡，作為當前隧道的優(yōu)選通風網(wǎng)絡，由控制系統(tǒng)按該優(yōu) 選通風網(wǎng)絡的橫通道開啟數(shù)量及位置開啟相應的橫通道。
通風網(wǎng)絡中各風路風量變化的均方差s的具體計算方法為 測出通風網(wǎng)絡各風路在一個周期內(nèi)(通常為一年， 一般取上一年的測試數(shù) 據(jù)。)的自然風量的平均值w,.并計算出其變化的均方差q i = /,2,..n， /為風路 的序號，通過通風網(wǎng)絡解算分別得到自然風量M為其平均值？",以及平均值 加上均方差《",條件下的各風路的實際風量^和& ， / = 7，2...n,再計算出各風
路的相對風流穩(wěn)定系數(shù) /仏，/ = /,2...n，各風路均值"臺1 1 ，即求
得各風路實際風量變化的均方差 V"一1 '"
.風網(wǎng)鄉(xiāng)
進行控制，其具體方法為
根據(jù)優(yōu)選通風網(wǎng)絡的開啟相應橫通道后還對開啟的橫通道的開啟度進行控
制，其具體方法為
釆用通路法進行網(wǎng)絡風量的調(diào)節(jié)計算，即在每臺主風機工作的區(qū)域內(nèi)，選
7出A步算出的該網(wǎng)絡中阻力最大一條風路為標準阻力^，則標準阻力與其他風 路的通風阻力《的差值，即為相應的通風阻力調(diào)節(jié)量， ^^=尸《-f Cl, 2， /， iZ + 7，…")，進而求得相應才黃通道的通風面積的變化
量^=-",,其中4，仏分別為相應橫通道的面積及風量，控制系統(tǒng)根
據(jù)橫通道通風面積變化量A4控制相應橫通道的開啟度。
以下給出一個9橫通道的隧道的橫通道控制的具體計算結(jié)果 對稱性選取開啟1條、3條、5條、9條4黃通道的四種開啟方式對應構(gòu)成四 個通風網(wǎng)絡，解算出其能耗矩陣為￡= (1543， 697， 550, 430)，網(wǎng)絡相對穩(wěn)定性 矩陣為S- (0.0021， 0.0358， 0.0370, 0.2410)。轉(zhuǎn)換準數(shù)夂=6402.49,轉(zhuǎn)換后的相 對能耗矩陣為E^ (0.2410, 0.1088， 0.0859， 0.0671)。才姿通風能誄毛和相對穩(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條橫通道的通風網(wǎng)絡為優(yōu)選網(wǎng)絡，控制系統(tǒng)即控制開啟對稱的5條 橫通道。
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權(quán)利要求
1、一種公路隧道的平導壓入通風的橫通道控制方法，在隧道旁開設與隧道平行的導坑即平導，隧道與平導之間設置有若干個連通隧道與平導的橫通道，平導的兩端設置主風機，通過主風機向平導內(nèi)壓風；再由控制系統(tǒng)控制橫通道的開啟，將平導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、通風網(wǎng)絡的解算控制系統(tǒng)輸入擬開啟的隧道、平導、橫通道結(jié)構(gòu)和相互關系的幾何信息，得出通風網(wǎng)絡圖；并按給定總需風量，進行通風網(wǎng)絡解算得到通風網(wǎng)絡中各風路的風量qi，通風阻力pi及自然風壓變化引起的風路風量變化的均方差s，主風機的能耗e；B、能耗及相對穩(wěn)定性矩陣的獲得改變擬開啟的橫通道數(shù)量、位置，重復A步的步驟得到m個通風網(wǎng)絡主風機能耗構(gòu)成的能耗矩陣E＝(e1，e2，...，em)，m個通風網(wǎng)絡中各風路風量變化的均方差s構(gòu)成的相對穩(wěn)定性矩陣S＝(s1，s2，…，sm)，m為通風網(wǎng)絡的序號；C、相對能耗矩陣的確定根據(jù)B步得到的能耗矩陣E＝(e1，e2，…，em)，風網(wǎng)相對穩(wěn)定性矩陣S＝(s1，s2，...，sm)，確定出轉(zhuǎn)換準數(shù)將能耗矩陣除以k得到相對能耗轉(zhuǎn)換矩陣D、通風網(wǎng)絡的選取將B步的風網(wǎng)相對穩(wěn)定性矩陣S＝(s1，s2，...，sm)和C步的相對能耗轉(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中最小的元素所對應通風網(wǎng)絡，作為當前隧道的優(yōu)選通風網(wǎng)絡，由控制系統(tǒng)按該優(yōu)選通風網(wǎng)絡的橫通道開啟數(shù)量及位置開啟相應的橫通道。
2、如權(quán)利要求1所述的一種公路隧道的平導壓入通風的橫通道控制方法， 其特征在于所述的通風網(wǎng)絡中各風路風量變化的均方差s的具體計算方法為測出通風網(wǎng)絡各風路在一個周期內(nèi)的自然風量的平均值^ 并計算出其變 化的均方差q / = /，Z..n， /為風路的序號，通過通風網(wǎng)絡解算分別得到自然風量^ 為其平均值《",以及平均值加上均方差W, 條件下的各風路的實際風量《和《，/ =人2...11，再計算出各風路的相對風流穩(wěn)定系數(shù) /《F丄f, -7,2...!!，各風路均值 "^r'力1 ，即求得各風路實際風量變化的均方差V w — 1 ,.=1
3、如權(quán)利要求1所述的一種公路隧道的平導壓入通風的橫通道控制方法， 其特征在于所述的根據(jù)優(yōu)選通風網(wǎng)絡的開啟相應橫通道后還對開啟的橫通道 的開啟度進行控制，其具體方法為采用通路法進行網(wǎng)絡風量的調(diào)節(jié)計算，即在每臺主風機工作的區(qū)域內(nèi)，選 出A步算出的該網(wǎng)絡中阻力最大一條風路為標準阻力^，則標準阻力與其他風路的通風阻力《的差值，即為相應的通風阻力調(diào)節(jié)量 APp,-^-《(/ = 1， 2，/， iZ +厶…w)，進而求得相應橫通道的通風面積的變化量^.=-",，其中4，9,分別為相應橫通道的面積及風量，控制系統(tǒng)根據(jù)橫通道通風面積變化量A4控制相應橫通道的開啟度。
全文摘要
一種公路隧道的平導壓入通風的橫通道控制方法，控制系統(tǒng)控制橫通道開啟的具體作法為由通風網(wǎng)絡的解算得到不同開啟方式的多個通風網(wǎng)絡能耗及相對穩(wěn)定性矩陣，并進而得到相對能耗矩陣，優(yōu)選得到兼顧能耗和風流穩(wěn)定性的優(yōu)選通風網(wǎng)絡，并據(jù)以控制橫通道開啟數(shù)量及位置。采用該方法對橫通道開啟進行控制，能夠使平導壓入式風流穩(wěn)定、又節(jié)約能耗。
文檔編號E21F1/08GK101509389SQ20081004536
公開日2009年8月19日 申請日期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 申請人:西南交通大學