公路隧道前饋式智能通風控制系統(tǒng)

前言
第1章緒論1
1.1我國公路隧道的發(fā)展現(xiàn)狀1
1.2公路隧道營運通風方式10
1.2.1營運通風的目的10
1.2.2營運通風的方式及發(fā)展趨勢11
1.2.3國內(nèi)營運通風方式的現(xiàn)狀16
1.3公路隧道通風控制方法及發(fā)展趨勢18
1.3.1公路隧道營運通風控制方法18
1.3.2公路隧道通風控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀21
1.3.3公路隧道通風控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢23
1.4前饋式智能通風控制系統(tǒng)原型23
1.4.1系統(tǒng)原型的提出23
1.4.2系統(tǒng)原型的組成25
參考文獻27
第2章公路隧道前饋式通風系統(tǒng)的交通流預測29
2.1公路隧道交通流預測概述29
2.1.1交通流三參數(shù)及其相互關(guān)系29
2.1.2交通流的統(tǒng)計分布特性30
2.1.3公路隧道交通流預測的特點31
2.2基于交通流特征的預測模型32
2.2.1公路隧道交通流特征32
2.2.2基于交通流特征的公路隧道交通流預測模型37
2.3基于權(quán)重的預測模型42
2.3.1權(quán)重預測模型的基本形式42
2.3.2自適應權(quán)重模型44
2.4基于BP算法的神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型48
2.4.1誤差反向傳播（BP）算法簡介 48
2.4.2基于BP算法的交通流預測模型50
2.4.3預測模型的仿真測試52
2.5基于模糊邏輯的預測模型57
2.5.1交通流的模糊預測方法57
2.5.2交通流模糊預測模型的建立58
2.5.3模糊邏輯預測的仿真測試60
2.6神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊邏輯組合預測模型62
2.6.1兩種模型的預測效果比較62
2.6.2組合預測模型64
2.7其他預測模型65
2.8本章小結(jié)67
參考文獻68
 第3章公路隧道通風系統(tǒng)的空氣動力學模型69
3.1一元穩(wěn)定流下的基本方程69
3.1.1基本假定69
3.1.2氣體流動的連續(xù)性方程70
3.1.3流體的流動遵守能量守恒定律71
3.2射流風機升壓力的數(shù)值模擬72
3.2.1模型建立73
3.2.2射流風機的縱向間距74
3.2.3射流風機的橫向距離77
3.3隧道空氣流動的力學平衡方程79
3.3.1自然風壓79
3.3.2交通通風力81
3.3.3射流風機的增壓82
3.3.4通風阻力83
3.3.5力學平衡方程83
3.4需風量的計算84
3.4.1稀釋CO的需風量84
3.4.2稀釋煙霧的需風量85
參考文獻86
第4章公路隧道通風系統(tǒng)的污染物擴散研究87
4.1公路隧道縱向通風污染物擴散模型87
4.1.1傳熱與流動的控制方程87
4.1.2隧道內(nèi)污染物擴散的一般形式88
4.1.3穩(wěn)態(tài)擴散模型90
4.1.4動態(tài)擴散模型90
4.2污染物擴散方程離散的控制容積法91
4.2.1CFD理論簡介91
4.2.2推導方法93
4.2.3分布假設95
4.2.4網(wǎng)格劃分96
4.3源項恒定時的污染物濃度分布98
4.3.1一維對流擴散方程的離散格式98
4.3.2初始濃度對隧道污染物濃度分布的影響100
4.3.3污染物濃度分布與車輛在隧道內(nèi)的位置關(guān)系103
4.3.4污染物濃度分布與隧道內(nèi)平均車輛數(shù)的關(guān)系106
4.4源項動態(tài)變化時的污染物濃度分布110
4.4.1初始條件和邊界條件110
4.4.2基于網(wǎng)格節(jié)點的差分離散格式110
4.4.3污染源項的計算112
4.4.4污染物濃度的動態(tài)分布113
4.5本章小結(jié)115
參考文獻115
第5章單體公路隧道通風系統(tǒng)的前饋式智能模糊控制117
5.1模糊控制簡介117
5.1.1模糊控制的基本思想117
5.1.2前饋通風系統(tǒng)引入模糊控制的必要性118
5.1.3模糊控制系統(tǒng)的組成118
5.1.4模糊控制器的結(jié)構(gòu)120
5.2單體隧道前饋式智能模糊通風控制的系統(tǒng)構(gòu)成121
5.2.1工程對象121
5.2.2控制目標121
5.2.3控制周期121
5.2.4設備配置121
5.2.5前饋式智能模糊控制系統(tǒng)122
5.3前饋式智能模糊控制器設計123
5.3.1FLC輸入量的確定123
5.3.2隸屬函數(shù)的設定124
5.3.3FLC模糊推理127
5.3.4FLC控制效果130
5.4前饋式智能模糊控制的室內(nèi)仿真測試131
5.4.1隧道通風控制系統(tǒng)的性能評價指標131
5.4.2仿真測試的基本流程132
5.4.3仿真結(jié)果133
5.5通風控制策略及優(yōu)化135
5.5.1通風系統(tǒng)分級控制策略135
5.5.2降低設備依賴性策略137
5.5.3風量分擔及風機保護137
5.6本章小結(jié)138
參考文獻139
第6章公路隧道群上下游交通流相關(guān)關(guān)系研究140
6.1高速公路交通流仿真概述140
6.1.1交通流仿真的優(yōu)缺點140
6.1.2交通流仿真模型的特點141
6.1.3交通流仿真的基本要素141
6.2高速公路交通流仿真的基本模型142
6.2.1交通生成模型142
6.2.2超車模型144
6.2.3跟馳模型145
6.3交通流仿真的實現(xiàn)146
6.3.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及功能模塊146
6.3.2仿真系統(tǒng)的推進方法146
6.3.3仿真程序界面及基本功能介紹147
6.4交通流仿真結(jié)果及分析148
6.4.1交通量的影響148
6.4.2交通組成的影響149
6.5上下游交通流相似關(guān)系150
6.6本章小結(jié)153
參考文獻154
第7章公路隧道群通風系統(tǒng)的前饋式智能控制156
7.1公路隧道群的營運管理特點及定義156
7.1.1隧道群的建設現(xiàn)狀及帶來的問題156
7.1.2隧道群的控制管理模式157
7.1.3公路隧道群的定義158
7.2公路隧道群的前饋式智能通風控制系統(tǒng)160
7.2.1工程對象160
7.2.2隧道群監(jiān)控設備配置161
7.2.3隧道群前饋式智能通風控制系統(tǒng)構(gòu)成163
7.3公路毗鄰隧道的前饋式智能通風控制系統(tǒng)164
7.3.1毗鄰隧道的定義164
7.3.2工程對象166
7.3.3武水高速公路監(jiān)控設備配置166
7.3.4公路毗鄰隧道前饋式智能通風控制系統(tǒng)構(gòu)成169
7.4萬開高速公路隧道群測試結(jié)果170
7.4.1隧道群通風控制系統(tǒng)的仿真測試流程170
7.4.2南山隧道通風控制系統(tǒng)仿真測評結(jié)果171
7.4.3鐵峰山1#隧道通風控制系統(tǒng)仿真測評結(jié)果173
7.4.4鐵峰山2#隧道通風控制系統(tǒng)仿真測評結(jié)果174
參考文獻175
第8章公路隧道通風系統(tǒng)基礎參數(shù)的現(xiàn)場測試176
8.1北碚隧道交通流特性調(diào)查176
8.1.1北碚隧道交通量調(diào)查176
8.1.2北碚隧道交通組成調(diào)查研究184
8.1.3北碚隧道行車速度調(diào)查研究190
8.2隧道空氣物理學參數(shù)的測試190
8.3隧道風速系數(shù)的現(xiàn)場測試192
8.3.1測試原理及方法192
8.3.2測試方案193
8.3.3測試結(jié)果及分析195
8.4隧道通風壓力及分布的現(xiàn)場測試197
8.4.1測試原理及方法197
8.4.2測試方案200
8.4.3測試結(jié)果及分析201
8.5隧道阻力系數(shù)的現(xiàn)場測試202
8.5.1測試原理及方法202
8.5.2測試方案204
8.5.3測試結(jié)果及分析206
8.6隧道自然風速的現(xiàn)場測試209
8.6.1測試原理及方法209
8.6.2測試方案210
8.6.3測試結(jié)果及分析211
8.7本章小結(jié)211
第9章公路隧道通風控制系統(tǒng)的效果測評213
9.1北碚隧道污染濃度的現(xiàn)場測試213
9.1.1測試原理213
9.1.2測試方案214
9.1.3測試結(jié)果及分析215
9.2北碚隧道污染物濃度水平的自動監(jiān)測217
9.2.1左右線污染狀況對比217
9.2.2左線隧道出口污染物濃度特性分析219
9.2.3左線隧道中間與出口煙霧濃度檢測值比較221
9.3交通流預測效果222
9.4智能通風控制效果現(xiàn)場測試的理論基礎224
9.4.1測試方案的確定224
9.4.2遠期交通量下的Q-v關(guān)系225
9.4.3近期交通量與遠期交通量的關(guān)系225
9.4.4與普通后饋式通風控制的對比227
9.4.5評價指標228
9.5北碚隧道左線智能通風實測結(jié)果分析229
9.5.110月23日測試結(jié)果229
9.5.210月24日測試結(jié)果230
9.5.310月27日測試結(jié)果233
9.6本章小結(jié)235
參考文獻236