隧道通风控制系统

(重庆交通大学 重庆 400074)

公路隧道通风控制系统的关键与困难是隧道的监控系统，而且它将会直接决定了隧道行车的安全性,舒适性,起着稀释有毒害地气体的浓度以及一些污染物的作用效果，并且还对运营管理的隧道与汽车行驶的安全性,隧道的运营成本有一定程度的影响。当驾驶员在驾驶过程中，汽车排放的空气污染物主要是一氧化碳与颗粒。隧道通风控制系统的一个重要的任务就是减少隧道中CO浓度，使CO浓度达不到损害人体健康的安全水平。烟雾粒子会降低隧道的可见度，影响人对现场的观察。

一、通风控制的目的

道路隧道通风系统的设计就是为了把隧道的空气质量提高到一定的程度，为了让汽车上的驾驶员与隧道管理人拥有一个良好的通道与工作岗位。

车辆进入隧道可以带走一些有毒的气体,如果污染水平不高,自然风力就应该可以保持空气的质量与安全的范围,但是随车数量的增加,汽车的速度慢下来,汽车的尾气的排放量将会迅速增长就会难以使用自然风力保持安全的范围,在这样的情况下,我们就必须使用隧道通风系统来控制。

因此，隧道通风控制系统是确保隧道内的空气的污染水平和视觉环在国家标准的允许范围内。通风控制系统还应该能有效果地去处理火灾等紧急情况。

二、隧道通风控制系统的实现

(一)隧道通风控制的方式

按照通风的风的方向和隧道的进出口的方向，将隧道的通风方案分为几个方案：大多是垂直通风、水平通风、垂直和水平通风等等。

长度小于了200m的隧道，被称之为短隧道，大多数没有通风系统，是因为汽车进入隧道带入了一些自然风，按照活塞式通风的原理，自然风就可以保持隧道地空气质量达到标准;隧道长度多余了200米，但是没有超过1000米，被称之为中隧道。一个长度为1000m—3000m的隧道被称之为长道。一般来说，采用纵向通风，风机采用喷风机，应该由设计单位计算喷气风机的数量和安装位置，并在土木工程建设中保留基础或嵌入部件。大于3000米长的隧道设计有水平通风、垂直和水平通风、水平通风、垂直通风和导洞式的通风。

(二)通风系统组成及实现

(1)隧道的通风控制系统由隧道管理站的主要的控制器、公路隧道的一些区域控制器、风机上的电气控制柜、风机、COVI检测器、风速风向仪、风向仪等组成。在隧道中，通过速率检测器检查一氧化碳与烟雾，可以依据隧道合适的通风的方式，烟雾透光率低的一氧化碳浓度会高，在靠近大门的空气入口和隧道附近的烟雾的通风井，设置COVI探测器是为了自动确定隧道中一氧化碳地浓度，并且还要以准确、快速与连续的方法在隧道中检查出总体地烟雾渗透率数据，这个数据由区域地控制器收集，监测系统将检测到的数据与标准值进行比较，为风机的起止控制提供了一些参数的依据。也可以为操作者监测隧道内的气体环境污染，更是为操作者对风机的手动控制提供依据。(2)在公路隧道很近的位置处的通风竖井入口与排气口附近安置风速风向检测器，测量风机的风向、风速准确的数据以及风机的运行效果。(3)通风系统地风机电气控制柜，可以采用局部手动实施控制。区域控制器通过中间的继电器接触输出并且与直通风控制柜相互连接，工作人员为了对保证风机的控制，每一个小组射流风机都是单独控制的，它们彼此的影响被最小化。(4)智能控制射流风机的设计地目标是掌控一个区域的两个风机。每一个风机的状态地信号应由通风地系统返回，包括风机地反转、正转、停止与故障，并且在输出与输入之间实施相应地电磁隔离措施。(5)依据通风系统确定的通风方案，风机控制包括轴流式风机控制与喷风式风机控制。轴流式风机控制和喷气式风机控制被工程师认为是一个的整体，但是控制这个整体的回路是单独的。

(三)隧道通风控制原则

隧道风险控制系统的控制原理是基于《公路隧道通风照明设计规范》，该系统采用CO和VI作为一般风险控制系统的参数，具体指标如下。

1.保持隧道内环境指标在标准范围内:(1)隧道内CO的正常运行允许的浓度低于150ppm是正常的,但是多余了150pm的CO浓度，然而却又是低于了300ppm的CO浓度。风机就需要开启了，直到CO的浓度是低于150PPM。交通阻塞时可为300ppm，但是不得超出20分钟。当发生火灾或者交通事故时，一氧化碳浓度骤然到超过300ppm的时候，与此同时，风机就会被打开，直到CO浓度达到低于150PPM为止。如果所有的风扇在同一时间开始，并且在一定时间(15分钟)之后，CO浓度仍然超过300PPM，就应该考虑关闭隧道。(2)隧道内烟雾允许浓度为0.0007;(3)隧道内风速正常运营时推荐为10m

2.能见度测量。CO浓度分为几个级别，从低到高，通过速率检测，当隧道正常运行时，确定风机输入和运行时间。隧道的可见性测量范围为0-151公里，分为4个层次。当隧道内的可见度小于5km的时候，风机的运行认为是正常的就行。但是当隧道内可见度大于5km的时候，这是非常有必要打开风机的，直到可见度恢复到正常的情形，当隧道的可见度大于10km的时候，就应该将隧道关闭，禁止车辆通行。

3.有运行时间统计功能。风机的运行依据车流量状况，透光率、CO浓度、火灾报警等复杂条件进行调整的。具体的原则是:(1)以据隧道作业的交通实际情形，及时调整隧道的通风的量，在保证隧道汽车安全的前提下，来给隧道提供最经济的能源，为满足汽车在隧道运行的条件提供足够的通风。先到达风机启动值，离探测器最近的风机先启动。(2)由于风机起动引起的巨大冲击，每个风机的起动时间短，减少了变电站的电力供应。(3)风机的开启和关闭频率不应过于频繁，以防止风机摆动。(4)具有风机启动和间隔连锁功能。具有对风机进行就地控制的功能。(5)在火灾发生的时候，控制室的系统的远程控制指令被接收后，平常运行的工作状态被立马停止，而且接受监控室主管的命令来控制隧道风机来治理这个隧道。(6)利用CO/VI检测器来测量CO浓度和可见性，PLC的模拟量转换模块将被转换成数字量。(7)利用PLC程序的处理和它的判断，控制隧道式喷气风机的起动与暂停，来消除一氧化碳和烟雾，确保最大流量的通风的规定，来满足隧道的空气卫生地要求。

三、隧道通风控制的应用效果

实践表明，通风控制系统不仅可以明显改善通风效果，提高驾驶舒适性，提高驾驶安全，防止重大的火灾和其他重大交通事故的发生，提高交通能力，还能节省超过25%的电力消耗。雁门关隧道通风系统的总功率为2990千瓦，日功率消耗为70000度，智能控制系统用于控制系统。

四、结语

公路隧道的通风控制系统将直接决定隧道行车安全性、舒适性,发挥着稀释有害气体与污染物质浓度的作用,并且对隧道地行车的安全、运营管理质量与隧道的运营花费有着明显的影响。传感器的选择对隧道通风控制系统有着十分重要的意义,保证隧道地通风系统工作时数据的精确性。