(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

公路隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵與困難是隧道的監(jiān)控系統(tǒng)，而且它將會直接決定了隧道行車的安全性,舒適性,起著稀釋有毒害地氣體的濃度以及一些污染物的作用效果，并且還對運(yùn)營管理的隧道與汽車行駛的安全性,隧道的運(yùn)營成本有一定程度的影響。當(dāng)駕駛員在駕駛過程中，汽車排放的空氣污染物主要是一氧化碳與顆粒。隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的一個重要的任務(wù)就是減少隧道中CO濃度，使CO濃度達(dá)不到損害人體健康的安全水平。煙霧粒子會降低隧道的可見度，影響人對現(xiàn)場的觀察。

一、通風(fēng)控制的目的

道路隧道通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是為了把隧道的空氣質(zhì)量提高到一定的程度，為了讓汽車上的駕駛員與隧道管理人擁有一個良好的通道與工作崗位。

車輛進(jìn)入隧道可以帶走一些有毒的氣體,如果污染水平不高,自然風(fēng)力就應(yīng)該可以保持空氣的質(zhì)量與安全的范圍,但是隨車數(shù)量的增加,汽車的速度慢下來,汽車的尾氣的排放量將會迅速增長就會難以使用自然風(fēng)力保持安全的范圍,在這樣的情況下,我們就必須使用隧道通風(fēng)系統(tǒng)來控制。

因此，隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)是確保隧道內(nèi)的空氣的污染水平和視覺環(huán)在國家標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)。通風(fēng)控制系統(tǒng)還應(yīng)該能有效果地去處理火災(zāi)等緊急情況。

二、隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(一)隧道通風(fēng)控制的方式

按照通風(fēng)的風(fēng)的方向和隧道的進(jìn)出口的方向，將隧道的通風(fēng)方案分為幾個方案：大多是垂直通風(fēng)、水平通風(fēng)、垂直和水平通風(fēng)等等。

長度小于了200m的隧道，被稱之為短隧道，大多數(shù)沒有通風(fēng)系統(tǒng)，是因?yàn)槠囘M(jìn)入隧道帶入了一些自然風(fēng)，按照活塞式通風(fēng)的原理，自然風(fēng)就可以保持隧道地空氣質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);隧道長度多余了200米，但是沒有超過1000米，被稱之為中隧道。一個長度為1000m—3000m的隧道被稱之為長道。一般來說，采用縱向通風(fēng)，風(fēng)機(jī)采用噴風(fēng)機(jī)，應(yīng)該由設(shè)計(jì)單位計(jì)算噴氣風(fēng)機(jī)的數(shù)量和安裝位置，并在土木工程建設(shè)中保留基礎(chǔ)或嵌入部件。大于3000米長的隧道設(shè)計(jì)有水平通風(fēng)、垂直和水平通風(fēng)、水平通風(fēng)、垂直通風(fēng)和導(dǎo)洞式的通風(fēng)。

(二)通風(fēng)系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)

(1)隧道的通風(fēng)控制系統(tǒng)由隧道管理站的主要的控制器、公路隧道的一些區(qū)域控制器、風(fēng)機(jī)上的電氣控制柜、風(fēng)機(jī)、COVI檢測器、風(fēng)速風(fēng)向儀、風(fēng)向儀等組成。在隧道中，通過速率檢測器檢查一氧化碳與煙霧，可以依據(jù)隧道合適的通風(fēng)的方式，煙霧透光率低的一氧化碳濃度會高，在靠近大門的空氣入口和隧道附近的煙霧的通風(fēng)井，設(shè)置COVI探測器是為了自動確定隧道中一氧化碳地濃度，并且還要以準(zhǔn)確、快速與連續(xù)的方法在隧道中檢查出總體地?zé)熿F滲透率數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)由區(qū)域地控制器收集，監(jiān)測系統(tǒng)將檢測到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，為風(fēng)機(jī)的起止控制提供了一些參數(shù)的依據(jù)。也可以為操作者監(jiān)測隧道內(nèi)的氣體環(huán)境污染，更是為操作者對風(fēng)機(jī)的手動控制提供依據(jù)。(2)在公路隧道很近的位置處的通風(fēng)豎井入口與排氣口附近安置風(fēng)速風(fēng)向檢測器，測量風(fēng)機(jī)的風(fēng)向、風(fēng)速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效果。(3)通風(fēng)系統(tǒng)地風(fēng)機(jī)電氣控制柜，可以采用局部手動實(shí)施控制。區(qū)域控制器通過中間的繼電器接觸輸出并且與直通風(fēng)控制柜相互連接，工作人員為了對保證風(fēng)機(jī)的控制，每一個小組射流風(fēng)機(jī)都是單獨(dú)控制的，它們彼此的影響被最小化。(4)智能控制射流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)地目標(biāo)是掌控一個區(qū)域的兩個風(fēng)機(jī)。每一個風(fēng)機(jī)的狀態(tài)地信號應(yīng)由通風(fēng)地系統(tǒng)返回，包括風(fēng)機(jī)地反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)、停止與故障，并且在輸出與輸入之間實(shí)施相應(yīng)地電磁隔離措施。(5)依據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)確定的通風(fēng)方案，風(fēng)機(jī)控制包括軸流式風(fēng)機(jī)控制與噴風(fēng)式風(fēng)機(jī)控制。軸流式風(fēng)機(jī)控制和噴氣式風(fēng)機(jī)控制被工程師認(rèn)為是一個的整體，但是控制這個整體的回路是單獨(dú)的。

(三)隧道通風(fēng)控制原則

隧道風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的控制原理是基于《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，該系統(tǒng)采用CO和VI作為一般風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的參數(shù)，具體指標(biāo)如下。

1.保持隧道內(nèi)環(huán)境指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi):(1)隧道內(nèi)CO的正常運(yùn)行允許的濃度低于150ppm是正常的,但是多余了150pm的CO濃度，然而卻又是低于了300ppm的CO濃度。風(fēng)機(jī)就需要開啟了，直到CO的濃度是低于150PPM。交通阻塞時可為300ppm，但是不得超出20分鐘。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或者交通事故時，一氧化碳濃度驟然到超過300ppm的時候，與此同時，風(fēng)機(jī)就會被打開，直到CO濃度達(dá)到低于150PPM為止。如果所有的風(fēng)扇在同一時間開始，并且在一定時間(15分鐘)之后，CO濃度仍然超過300PPM，就應(yīng)該考慮關(guān)閉隧道。(2)隧道內(nèi)煙霧允許濃度為0.0007;(3)隧道內(nèi)風(fēng)速正常運(yùn)營時推薦為10m

2.能見度測量。CO濃度分為幾個級別，從低到高，通過速率檢測，當(dāng)隧道正常運(yùn)行時，確定風(fēng)機(jī)輸入和運(yùn)行時間。隧道的可見性測量范圍為0-151公里，分為4個層次。當(dāng)隧道內(nèi)的可見度小于5km的時候，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行認(rèn)為是正常的就行。但是當(dāng)隧道內(nèi)可見度大于5km的時候，這是非常有必要打開風(fēng)機(jī)的，直到可見度恢復(fù)到正常的情形，當(dāng)隧道的可見度大于10km的時候，就應(yīng)該將隧道關(guān)閉，禁止車輛通行。

3.有運(yùn)行時間統(tǒng)計(jì)功能。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行依據(jù)車流量狀況，透光率、CO濃度、火災(zāi)報(bào)警等復(fù)雜條件進(jìn)行調(diào)整的。具體的原則是:(1)以據(jù)隧道作業(yè)的交通實(shí)際情形，及時調(diào)整隧道的通風(fēng)的量，在保證隧道汽車安全的前提下，來給隧道提供最經(jīng)濟(jì)的能源，為滿足汽車在隧道運(yùn)行的條件提供足夠的通風(fēng)。先到達(dá)風(fēng)機(jī)啟動值，離探測器最近的風(fēng)機(jī)先啟動。(2)由于風(fēng)機(jī)起動引起的巨大沖擊，每個風(fēng)機(jī)的起動時間短，減少了變電站的電力供應(yīng)。(3)風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉頻率不應(yīng)過于頻繁，以防止風(fēng)機(jī)擺動。(4)具有風(fēng)機(jī)啟動和間隔連鎖功能。具有對風(fēng)機(jī)進(jìn)行就地控制的功能。(5)在火災(zāi)發(fā)生的時候，控制室的系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制指令被接收后，平常運(yùn)行的工作狀態(tài)被立馬停止，而且接受監(jiān)控室主管的命令來控制隧道風(fēng)機(jī)來治理這個隧道。(6)利用CO/VI檢測器來測量CO濃度和可見性，PLC的模擬量轉(zhuǎn)換模塊將被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。(7)利用PLC程序的處理和它的判斷，控制隧道式噴氣風(fēng)機(jī)的起動與暫停，來消除一氧化碳和煙霧，確保最大流量的通風(fēng)的規(guī)定，來滿足隧道的空氣衛(wèi)生地要求。

三、隧道通風(fēng)控制的應(yīng)用效果

實(shí)踐表明，通風(fēng)控制系統(tǒng)不僅可以明顯改善通風(fēng)效果，提高駕駛舒適性，提高駕駛安全，防止重大的火災(zāi)和其他重大交通事故的發(fā)生，提高交通能力，還能節(jié)省超過25%的電力消耗。雁門關(guān)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的總功率為2990千瓦，日功率消耗為70000度，智能控制系統(tǒng)用于控制系統(tǒng)。

四、結(jié)語

公路隧道的通風(fēng)控制系統(tǒng)將直接決定隧道行車安全性、舒適性,發(fā)揮著稀釋有害氣體與污染物質(zhì)濃度的作用,并且對隧道地行車的安全、運(yùn)營管理質(zhì)量與隧道的運(yùn)營花費(fèi)有著明顯的影響。傳感器的選擇對隧道通風(fēng)控制系統(tǒng)有著十分重要的意義,保證隧道地通風(fēng)系統(tǒng)工作時數(shù)據(jù)的精確性。