公路隧道風(fēng)井送排式縱向通風(fēng)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(fēng)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(zāi)時需要通風(fēng)來控制煙氣流向并提供相應(yīng)的新風(fēng)，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(fēng)井送排式+射流風(fēng)機的組合縱向通風(fēng)方式，其通風(fēng)效能的發(fā)揮需要射流風(fēng)機群與送排風(fēng)機的聯(lián)合作用，正常運營和火災(zāi)工況時如何控制通風(fēng)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，這成為制約長大公路隧道建設(shè)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(yīng)用流體力學(xué)和空氣動力學(xué)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(shù)，對公路隧道豎井送排式縱向通風(fēng)系統(tǒng)性能、火災(zāi)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(zāi)工況通風(fēng)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(xué)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(fēng)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(jìn)行了測試，驗證了模型試驗臺的可靠性，采用該物理模型進(jìn)行了豎井送排式機械通風(fēng)系統(tǒng)影響試驗、分水嶺隧道正常運營工況風(fēng)機梯次關(guān)停試驗、隧道火災(zāi)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(chǔ)。
　　(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(yù)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(yù)測平均相對誤差僅為1.96％，最大不到5％，該模型可以應(yīng)用于隧道運營期間短期交通量的預(yù)測，為隧道運營期

4、通風(fēng)系統(tǒng)前饋控制提供實時交通量數(shù)據(jù)。
　　(3)在交通量預(yù)測的基礎(chǔ)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(biāo)，建立了隧道運營期正常運營工況下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化控制的進(jìn)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(biāo)情況下通風(fēng)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(jìn)行了驗證。
　　(4)基于分水嶺特長隧道運營期火災(zāi)工況下的三維數(shù)值模擬，引入進(jìn)化高斯過