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城市公路隧道火灾分段烟控方案研究

安全与环境学报 2016年第1期16卷 142-146页

作者：潘一平高君鹏徐志胜刘顶立曹欢欢湖南省公安消防总队长沙410205 中铁上海设计院集团有限公司上海200070 中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075

为研究多排烟井隧道内火灾场景下的烟控关键技术参数,以长沙市某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾致灾原因及灾害特点等因素进行分析,确定该隧道内的车辆事故下的火灾热释放速率;其次利用基于火灾动力学理论的计算模型分析... 详细信息

为研究多排烟井隧道内火灾场景下的烟控关键技术参数,以长沙市某城市公路隧道为背景,首先通过对该隧道内的火灾致灾原因及灾害特点等因素进行分析,确定该隧道内的车辆事故下的火灾热释放速率;其次利用基于火灾动力学理论的计算模型分析该隧道内车辆火灾事故,研究火灾事故下隧道内的烟雾分布规律及特性;最终基于各类通风方案下烟雾控制情况制定合理的烟雾控制方案。结果表明,城市隧道内30 MW的火灾场景下仅利用1个排烟井无法将烟气完全抑制在火灾至火灾下游1个排烟井范围内;利用火灾下游两个排烟井排烟时,烟雾能够得到较好地控制,第二个排烟井下游不受烟气的影响。

关键词：安全工程城市公路隧道分段纵向通风烟气控制

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城市公路隧道通风方案的评估研究

流体机械 2008年第10期36卷 35-40页

作者：茅靳丰黄玉良章毅李伟华姚亦君解放军理工大学江苏南京210007 海军工程质量监督站北京100161

对某城市隧道采用自然通风方案和三种机械通风方案进行了介绍，指出了机械通风常见的问题并提出了解决方案，通过评估发现这样能够节能35%-45%。从经济性角度对四种通风方案进行了对比，所得结论是采用自然通风方案总投资可以节约30%左... 详细信息

对某城市隧道采用自然通风方案和三种机械通风方案进行了介绍，指出了机械通风常见的问题并提出了解决方案，通过评估发现这样能够节能35%-45%。从经济性角度对四种通风方案进行了对比，所得结论是采用自然通风方案总投资可以节约30%左右，具有显著的经济效益。最后对四种方案进行了综合比较，为公路隧道通风工程的设计提出了合理的建议。

关键词：城市公路隧道自然通风机械通风经济性分析

夏季火灾工况下城市公路隧道竖井自然排烟现场试验研究

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隧道建设（中英文） 2023年第7期43卷 1170-1179页

作者：彭涛童艳张广丽龚延风陈征郭屹忠茅钦吕刚玉黄伟浩戴宝连南京工业大学城市建设学院江苏南京211816 南京城建隧桥智慧管理有限公司江苏南京210017

对于浅埋竖井型城市公路隧道(URTS),在火灾发生时烟气依靠自身热浮力排放,但实际排烟情况却存在着不确定性。为研究夏季隧道主体烟流扩散特性与竖井排烟性能,于2019年对南京2条URTS隧道实施了3次不同着火点的1.58 m×1.58 m柴油火试验,... 详细信息

对于浅埋竖井型城市公路隧道(URTS),在火灾发生时烟气依靠自身热浮力排放,但实际排烟情况却存在着不确定性。为研究夏季隧道主体烟流扩散特性与竖井排烟性能,于2019年对南京2条URTS隧道实施了3次不同着火点的1.58 m×1.58 m柴油火试验,测得了顶棚下方、多个竖井顶/底部的烟气参数,发现近火源竖井单元有显著排烟,其最大排烟温度为47℃、速度为5 m/s、CO体积分数为1.8×10^(-4);而远火源竖井单元底部烟气倒灌严重。进一步的分析结果表明:1)顶棚下方烟流纵向温度/速度分布符合幂指数衰减规律,衰减系数较大程度受季节、着火位置、火源上下游影响;2)实测竖井单元排烟量随远离火源逐次下降,已有排烟量预测模型未考虑烟流倒灌现象与烟气参数不均匀性;3)试验1和试验2中的6#竖井Ri′分别达到10.8和1.5,已有Ri′c=1.4模型不适用于评价倒灌竖井底部烟流状态。

关键词：夏季火灾工况城市公路隧道竖井自然排烟现场试验温度排烟量

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城市公路隧道视频车辆检测跟踪技术研究

城市公路隧道视频车辆检测跟踪技术研究

作者：邬雄武汉理工大学

学位级别：硕士

在我国的许多大中城市都在大力建设城市公路隧道来缓解城市交通压力,而现在作为城市公路隧道重要安全保障的城市公路隧道视频监控系统并不完善,对进入隧道里的车辆仅仅依靠感应线圈来统计车速车流量,而感应线圈有着很大的局限性,比如检... 详细信息

在我国的许多大中城市都在大力建设城市公路隧道来缓解城市交通压力,而现在作为城市公路隧道重要安全保障的城市公路隧道视频监控系统并不完善,对进入隧道里的车辆仅仅依靠感应线圈来统计车速车流量,而感应线圈有着很大的局限性,比如检测维护困难、不能识别跟踪车辆、车速无法与车辆对应等等。如何在城市公路隧道中建立起基于视频的车辆监控系统是未来城市公路隧道视频监控系统的发展方向,也是建立起城市智能交通控制系统的关键。随着图像处理技术、计算机视觉技术以及计算机相关技术的发展,使基于视频的车辆监控成为可能;同时,与传统的感应线圈对车辆进行监控相比,基于视频的车辆监控具有维护简单、实时性强、采集的数据多等巨大优势。本轮文首先研究了图像质量增强技术,并在此基础上提出了一种视频图像预处理方案,通过该方案对视频图像进行处理来保证后续车辆检测和车辆跟踪的图像质量。然后本文重点研究了运动车辆检测技术和运动车辆跟踪技术。在运动车辆检测技术上,针对城市公路隧道中的特殊行车环境,并通过比较分析几种车辆检测方法后选用背景差分法进行车辆检测;为了提高背景差分法的准确度,本文在前人研究的基础上提出了一种新的背景更新模型,该模型最大程度上保证了背景图像的实时性和真实性;但由于光线照射问题,检测出的车辆往往存在阴影,本文采用基于HSV颜色空间特征对阴影进行检测和消除,并利用形态学完善提取的运动车辆。在运动车辆跟踪技术上,研究并提出了基于卡尔曼滤波模型与车辆多特征相结合的跟踪模型算法,先通过卡尔曼滤波模型为车辆的运动建立运动估计模型,然后利用该模型对运动车辆下一时刻的位置做出预测,最后通过多特征匹配相关车辆进行车辆的跟踪。论文最后通过分析现有的城市公路隧道视频监控系统在车辆检测方面的不足,并根据本文研究的视频图像预处理、车辆检测和车辆跟踪方面所获得的成果,本文设计了一套基于现有城市公路隧道视频监控系统的车辆分析系统。

关键词：城市公路隧道图像去噪车辆检测车辆跟踪车辆分析

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城市公路隧道通风智能控制系统研究

城市公路隧道通风智能控制系统研究

作者：任桂山武汉理工大学

学位级别：硕士

公路隧道纵向通风系统具有很强的时变性、非线性和大滞后性等特点,以往的线性控制理论难以获得精确的数学模型,传统的控制方法效率低下。所以,寻求一种高效的通风智能控制系统,来降低隧道内通风系统高昂的运营费用,已成为公路隧道建设... 详细信息

公路隧道纵向通风系统具有很强的时变性、非线性和大滞后性等特点,以往的线性控制理论难以获得精确的数学模型,传统的控制方法效率低下。所以,寻求一种高效的通风智能控制系统,来降低隧道内通风系统高昂的运营费用,已成为公路隧道建设中急需解决的关键问题之一。本文针对于城市公路隧道通风节能系统提出了一种较为智能的控制方法。文中在空气动力学原理的基础上,建立了空气动力学、污染物、交通流等数学模型,为下面所研究的智能控制模型奠定了必要的理论基础。引入了模糊控制技术,根据专家或者操作者的经验来设计模糊规则库,建立了模糊控制的智能模型。对该模糊控制模型的规则库进行调整和优化后,模糊控制器根据实时检测到的CO/Ⅵ(一氧化碳和能见度)浓度与设定的标准CO/Ⅵ浓度差值,经过模糊推理,输出所需要启动的风机台数。模糊控制系统避开了数学模型,能较好的适应公路隧道通风系统非线性和分布式参数特征。由于公路隧道的时变性等特点,而模糊控制系统的各变量语言值隶属函数和控制规则不能随着环境参数(如交通流量、CO/Ⅵ浓度值)的改变而自动调整和修改等问题,于是将具有强大学习能力的神经网络技术引入,在误差反馈学习算法的基础上,将神经网络与模糊控制技术通过结构等价型方式融合,研究和探讨了基于模糊神经网络的隧道通风智能控制系统。本文所提出的模糊神经网络通风智能控制系统,能够很好的根据输入量自动调整隶属函数,自动修改模糊规则库,并具有较强的学习功能。该系统提高了控制系统的自动化程度,节省了调整时间,降低了风机的电能消耗。它对城市公路隧道中的基本交通流(正常交通流、高密度交通流、稀疏交通流)控制效果良好,CO/Ⅵ浓度值都被控制在卫生标准之下,实现了风机运行的优化控制。与传统的通风控制系统相比,该系统的风机运营节能可达10%左右,节能效果明显。城市公路隧道纵向通风神经模糊控制系统具有很强的可行性和实际应用价值,对目前公路隧道通风控制的设计具有重要的实用意义。

关键词：城市公路隧道智能控制通风模糊控制模糊神经网络

城市公路隧道智能监控信息系统中若干技术的研究——排水系统

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城市公路隧道智能监控信息系统中若干技术的研究——排水系统

作者：熊伟武汉理工大学

学位级别：硕士

城市公路隧道的发展迅猛,但很多相关问题的研究仍处于起步阶段,公路隧道的智能监控系统是保证隧道正常高效运营必要条件,而本文所研究的隧道排水控制系统是公路隧道监控系统的重要组成部分。排水对象的形成过程具有强烈的非线性和空间... 详细信息

城市公路隧道的发展迅猛,但很多相关问题的研究仍处于起步阶段,公路隧道的智能监控系统是保证隧道正常高效运营必要条件,而本文所研究的隧道排水控制系统是公路隧道监控系统的重要组成部分。排水对象的形成过程具有强烈的非线性和空间变异性,其变化机理比较复杂难以认识清楚,故系统模型和非线性系统的识别方法是通常采用的方法,但是从理论到方法仍有许多需要完善的地方。传统的时间序列模型多使用BP网络,但BP网络是静态网络,它只是实现一一对应的静态非线性映射关系,不适合动态系统的实时辨识,难以实施精确预测。本文在对城市公路隧道动态排水流量分析的基础上,提出了城市公路隧道排水流量预测的动态神经网络模型,该模型基于Elman网络,具有状态记忆的功能,用Elman网络建立的时间序列模型是一个自回归滑动平均模型.它的输出不仅取决于过去和现在的输入,而且也取决于过去的输出.该方法能够更好的提高预测精度。同时,排水对象的形成过程是种不确性现象,已知初始状态不能确定未知,这些不确定性包括随机性、模糊性、信息不完全性(灰色性)和信息处理的不确切性。客观的不确定性主要有降雨、地形地貌、下垫面条件等的随机性和模糊性。这些客观上的不确定性导致了流量分析和模拟的主观上的不确定性,如计算模型、计算参数选定、计算的假定、计算简化、计算图示、信息描述、测量精度等。而模糊逻辑在描述事物的特征和我们认识不清楚的关系时相对于确定性方法表现出更大的优越性和科学性。神经网络模型进行流量预报时,由于通常样本中小流量占多数,模型对大流量的产流规律学习不够,导致流量预报往往偏小。为解决这个问题,考虑将流量预先进行分类,增加大流量样本的代表性。每一类建立一个神经网络模型,然后在此模型的基础上建立基于模糊推理的选择控制模型,新样本通过模糊规则库确定分类判别后进入不同的网络模型进行预报。与传统的排水控制系统相比,该系统的水泵运行节能效果非常明显。城市公路隧道排水神经模糊控制系统具有很强的可行性和实际应用价值,对目前公路隧道排水控制系统的设计具有重要的实用意义。

关键词：城市公路隧道 Elman网络模糊规则排水控制系统

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城市公路隧道净化通风系统研究

城市公路隧道净化通风系统研究

作者：林炎顷清华大学

学位级别：硕士

采用机械通风结合净化过滤技术是解决城市公路隧道污染排放问题的一种途径。然而这类净化通风系统的研究非常缺乏,隧道通风系统与净化系统之间的耦合作用并不清楚,因此它们对通风以及污染物控制效果也不清楚,为加深对净化通风系统的认识... 详细信息

采用机械通风结合净化过滤技术是解决城市公路隧道污染排放问题的一种途径。然而这类净化通风系统的研究非常缺乏,隧道通风系统与净化系统之间的耦合作用并不清楚,因此它们对通风以及污染物控制效果也不清楚,为加深对净化通风系统的认识,给系统设计提出具体的建议,本文开展了以下方面的研究:1.进行缩尺模型实验研究。根据隧道净化通风系统的基本特点,搭建了带旁通风道的局部隧道模型,测试了不同来流条件下、不同净化风量下局部隧道的速度分布以及污染物的浓度,分析了该类型隧道空气流动和污染物处理的共性规律。2.对隧道典型空气净化站的气流组织进行了数值模拟,并分析了污染物的处理效果。研究发现净化站两条旁通风道的风量与上游隧道环境没有明显关系,主隧道风量主要受隧道上下游压差影响,因此当净化站上游压力较小时,可能出现“空气回流”的现象,导致净化站两旁通风道净化负荷不同。分析净化站对污染物的处理效果发现,当旁通风量比为100%时,隧道出口处污染物浓度最低。3.采用数值模拟方法研究了几何结构对典型净化站通风性能的影响,提出了一种新型的净化站结构,该结构可避免净流量回流的现象。研究发现,旁通风道的入口角度、长度、在整条隧道中的位置对净化风量、主隧道风量几乎没有影响;旁通风道的出口角度、隧道的长度对净化站风量基本无影响,但是对主隧道通风量有一定的作用。深入分析净化站的流场特点,发现了旁通风道出口形成的局部高压“空气屏障”是阻碍主隧道通风、导致“空气回流”的根本原因,据此提出了能一种够避免“空气回流”的新型净化站结构。4.为进一步考虑隧道射流通风系统、车辆运动等因素对过滤净化的影响,建立了能够独立考虑各种通风作用力的全长隧道三维数值模型,并进行了验证。模型可用于分析全长公路隧道在不同交通场景、不同通风净化措施下的流场和污染物浓度场。5.利用建立的隧道全长三维数值模型,对桂庙路隧道进行了模拟。分析了典型工况下,采用不同净化通风措施时隧道的污染物的浓度分布,并给出净化站的运行控制策略。本文研究可为公路隧道净化通风系统的设计和运行提供指导。

关键词：城市公路隧道净化通风模型实验数值模拟

城市公路隧道汽车尾气排放浓度的研究及通风方案的设计

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城市公路隧道汽车尾气排放浓度的研究及通风方案的设计

作者：潘胜武汉理工大学

学位级别：硕士

城市公路隧道是一段相对封闭的环境,汽车排放的尾气短时间内难以流通,这必然会对人体的健康造成影响。为了保证隧道的营运安全和车辆内人的健康,研究隧道内汽车尾气浓度的排放限值很有实际意义。本文主要对汽车尾气中的两大有害气体(CO... 详细信息

城市公路隧道是一段相对封闭的环境,汽车排放的尾气短时间内难以流通,这必然会对人体的健康造成影响。为了保证隧道的营运安全和车辆内人的健康,研究隧道内汽车尾气浓度的排放限值很有实际意义。本文主要对汽车尾气中的两大有害气体(CO和NO)的浓度排放限值进行了研究,建立了城市公路隧道内CO浓度设计限值的CFK方程,在横向通风和纵向通风方式下,针对不同的车速以及不同的隧道长度,给出了相应的CO浓度设计限值。最后还根据NO的排放量以及稀释隧道内的NO到容许的范围内所需的通风量,提出了城市公路隧道内NO的浓度排放限值。其结果可供城市公路隧道在通风系统、火灾报警系统以及监控软件的设计开发中参考使用。由于城市公路隧道通风系统极其复杂,它具有很强的时变性、非线性和大滞后性等特点,传统的控制方法难以获得精确的数学模型,控制效果不佳,不仅耗费能源,还提高了隧道运营的费用。所以,寻求一种性能良好的智能通风控制系统来解决传统控制方法存在的问题,已经成为城市公路隧道建设中急需解决的问题之一。针对这些问题,本文引入模糊控制技术并将其应用到隧道通风系统中。本文建立了隧道通风系统的空气动力学模型、污染模型、交通模型和控制模型,并给出了它们之间的关系。在MATLAB中,以CO浓度偏差、VI浓度偏差、交通量为输入量,风机开启台数为输出量,建立其隶属函数,给出了它们的隶属函数表。并设定了它们的语言变量以及基本论域,然后将其转换成模糊控制下的离散论域,根据操作者的控制经验来设计模糊控制规则,采用Mamdani推理法进行了模糊推理以及重心法进行了解模糊,给出了风机开启台数的模糊控制表,得出了风机开启台数的精确数目。最后对通风系统进行了仿真分析,仿真结果表明,与传统控制方法相比,基于模糊控制技术设计的通风系统,风机的开启次数也更少,CO浓度和VI浓度的变化比传统控制更平缓,而且浓度更低,基本维持在允许最大值的附近,没有出现波动太大的情况。从而说明,基于模糊控制技术的通风系统控制效果更佳,风机的寿命更长,并且节能效果显著。

关键词：城市公路隧道浓度排放限值智能通风控制隧道通风系统模糊控制技术

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城市公路隧道照明节能系统研究

城市公路隧道照明节能系统研究

作者：张飞武汉理工大学

学位级别：硕士

目前，我国城市建设进入了一个快速发展的时期，城市交通拥挤现象日趋严重，为了解决交通拥堵问题，城市公路隧道的数量逐渐增加。目前隧道监控的设备和方法已基本成熟，但是针对城市公路隧道却没有专门的标准和规范，只能借鉴高速公路... 详细信息

目前，我国城市建设进入了一个快速发展的时期，城市交通拥挤现象日趋严重，为了解决交通拥堵问题，城市公路隧道的数量逐渐增加。目前隧道监控的设备和方法已基本成熟，但是针对城市公路隧道却没有专门的标准和规范，只能借鉴高速公路隧道和城市建筑的相关规范。通常高速公路隧道的照明要求比较低，车辆进入隧道之后甚至还要开车灯才能满足照明需求，而城市公路隧道不仅仅在隧道内部要设置照明设施，满足基本的交通功能，而且更多时候是将城市公路隧道看成是一个城市建筑、一个城市景观，因此对城市公路隧道的各项要求会更高，而目前的高速公路隧道规范没有充分考虑城市公路隧道的特点，在某些地方并不完善。在目前节能减排的全球化趋势下，隧道运营不仅仅要考虑满足驾驶员的需求，还要考虑运营费用的合理性，而在隧道运营费用中，隧道照明费用占整个运营费用的80%左右，无疑是研究人员重点关注的部分，因此研究照明部分中的光源、控制方法是实现“按需照明”的必然途径。本文首先根据目前的发展趋势，介绍了隧道照明的研究基础，包括划分隧道照明区段，隧道照明指标评价以及设计参数，然后介绍了目前隧道照明常用光源，并对各种光源的相关参数、特点和布置方式做了简单的说明，接着引入隧道照明的控制方式，包括目前常用的手动控制方式、事件响应方式、时序控制方式、模拟控制和自动控制，在分析控制方法原理的基础上，提出隧道照明模糊控制方法，然后将影响隧道照明效果的不同因素作为参数，分别进行仿真实验，并对实验结果进行分析，理论上证明在考虑多种因素的情况下，利用模糊控制可以实现隧道照明输出的精确化，进而降低隧道照明用电量并实现“按需照明”的目标是可以实现的。文章最后给出了城市公路隧道照明节能系统的设计，分别从功能层次划分、照明系统设备结构及系统信息处理流程做了详细的介绍和说明。在照明控制的发展道路上，通过引入智能控制方法，对隧道照明系统进行科学合理的改造，实现城市公路隧道照明的智能化控制，具有十分重要的研究意义。

关键词：城市公路隧道模糊控制照明节能系统