公路隧道風井送排式縱向通風系統(tǒng)智能控制研究.pdf

1、公路隧道作為封閉的地下空間，正常運營時需要通風來稀釋和排出機動車尾排污染物，為駕乘人員提供安全、舒適和衛(wèi)生的行車環(huán)境;火災時需要通風來控制煙氣流向并提供相應的新風，為駕乘和救援人員提供有利的逃生與救援環(huán)境。在中國，長度大于5000m的高速公路隧道通常采用通風井送排式+射流風機的組合縱向通風方式，其通風效能的發(fā)揮需要射流風機群與送排風機的聯(lián)合作用，正常運營和火災工況時如何控制通風系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，這成為制約長大公路隧道建設與運營的一項重要課題。

2、
　　本文依托張涿高速公路分水嶺特長公路隧道工程，應用流體力學和空氣動力學理論，通過模型試驗、數(shù)值模擬和現(xiàn)場測試的綜合研究手段，結(jié)合人工智能技術，對公路隧道豎井送排式縱向通風系統(tǒng)性能、火災條件下洞內(nèi)溫度及煙氣濃度特征、公路隧道運營期正常運營及火災工況通風系統(tǒng)智能優(yōu)化控制等展開深入研究。取得主要成果如下:
　　(1)依據(jù)流體動力學及相似模型試驗理論，研制加工了分水嶺特長隧道單斜井送排式通風系統(tǒng)物理模型試驗臺，并對模型試驗系統(tǒng)基

3、本性能進行了測試，驗證了模型試驗臺的可靠性，采用該物理模型進行了豎井送排式機械通風系統(tǒng)影響試驗、分水嶺隧道正常運營工況風機梯次關停試驗、隧道火災工況煙氣模擬試驗等，為后續(xù)系統(tǒng)優(yōu)化控制提供理論基礎。
　　(2)基于人工智能與現(xiàn)代優(yōu)化理論，提出了隧道運營交通量預測的粒子群優(yōu)化與高斯過程回歸耦合(PSO-GPR)模型，對隧道短期交通量預測平均相對誤差僅為1.96％，最大不到5％，該模型可以應用于隧道運營期間短期交通量的預測，為隧道運營期

4、通風系統(tǒng)前饋控制提供實時交通量數(shù)據(jù)。
　　(3)在交通量預測的基礎上，基于分水嶺隧道正常運營工況三維數(shù)值模擬結(jié)果，以洞內(nèi)中軸線1.8m高處縱截面CO最高濃度為控制目標，建立了隧道運營期正常運營工況下通風系統(tǒng)優(yōu)化控制的進化支持向量回歸模型，利用該模型可以實現(xiàn)不同行車速度和不同控制指標情況下通風系統(tǒng)的優(yōu)化控制，并采用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對優(yōu)化控制模型進行了驗證。
　　(4)基于分水嶺特長隧道運營期火災工況下的三維數(shù)值模擬，引入進化高斯過