隧道路段逆反射轮廓标设置技术研究

隧道是高速公路事故多发路段,为了提高隧道路段行车安全性,需为驾驶员提供与一般路段相近的视觉环境,以有效减少由隧道行车环境变化引起的驾驶员判断和操作失误,逆反射技术在提高隧道路段驾驶员视觉舒适性方面具有潜力.为了确定隧道路段轮廓标设计方案,利用Smart-Eye Pro 5.7型眼动仪,对隧道路段逆反射轮廓标设置技术进行试验,获得了不同逆反射轮廓标组合方案的驾驶员视觉数据.结果表明,小型车和大型车驾驶员对逆反射轮廓标设置高度的视觉差异性明显,设置高度约为0.4 m的逆反射轮廓标对小型车驾驶员的视觉环境改善效果最佳,相应地,大型车约为1.0m.从控制隧道内明暗变化的闪频出发,轮廓标间距以15 m左右为宜.为满足驾驶员视觉舒适性要求,应将驾驶员瞳孔直径变化率控制在0.396 ～ 1.302mm/s,据此确定小型车适用的轮廓标反光膜为超强级,大型车为工程级.研究成果在G65高速公路木冲隧道的应用使驾驶员瞳孔直径变化率控制在1.302 mm/s以内,并使同期事故减少了51.8％.     

改进经验公式法计算隧道人员疏散时间

为评估隧道发生火灾时人员疏散安全,有必要准确计算隧道人员疏散时间。传统经验公式法的假设条件过于简单,而现有仿真模拟方法不能准确地模拟人的复杂行为。建立改进的经验公式法,通过随机输入计算参数来模拟隧道人员疏散的动态随机过程,将疏散时间计算分解为多个阶段,并考虑车辆及人员的随机分布、火灾探测及人员反应时间的计算、大客车乘客下车时间、人行速度的随机输入、以及随人流密度变化的横洞门通行能力等,使计算所得疏散时间更贴近实际。与其余方法对比分析表明,采用改进的经验公式法得到的计算结果与传统经验公式计算方法相比,计算精度有较大提高。     

长大区间隧道抽出式串联通风机排烟能力实验研究*

为实现有效通风以降低隧道火灾带来的损失和伤亡,依托青岛市地铁8号线大洋站至青岛北站区间隧道,建立线性比尺为1∶15的隧道通风排烟模型实验系统,针对通风机串联单抽,围绕3种通风机频率匹配组合,测定单机的变频频率值、电功消耗、排烟道与行车道的断面平均风速以及右侧行车道静压。研究结果表明:在相同功率消耗下,不同频率匹配的串联通风机排烟效果存在差异;针对此差异,利用气体挡烟墙性能及其计算欧拉数值比较发现,风井近端的通风机频率较大时,下游对污染气流的抵抗力更强,拥有更好的排烟效果。研究结果可为隧道火灾提供更有效率的防灾救灾数据支持,并从欧拉数方面为研究隧道临界风速提供新角度。     

特长公路隧道火灾烟气沉降特性对人员疏散影响的研究*

为研究特长公路隧道火灾烟气沉降对人员疏散安全的影响,通过数值模拟方法,对0,1.0,1.5 m/s和临界风速值4种不同纵向通风风速下隧道火灾烟气沉降特征进行研究,并分析不同风速下烟气沉降对人员疏散的影响。研究结果表明:在无纵向风时,烟气沉降现象较为明显,烟气下沉造成的不均匀烟气温度、能见度分布,提前终止人员疏散的进行;随着纵向风速的增加,沉降现象仍存在,但沉降点后移,对人员疏散的影响减小;在1.5 m/s的纵向通风条件下,火源下游500 m范围内烟气基本不发生沉降且能维持分层,此时几乎不影响火灾下游人员疏散。在实际应用中,火灾初期可先以1.5 m/s的分层风速值进行通风,待下游人员疏散后,再施加临界风速加快烟气排出。研究结果可为特长公路隧道火灾防治和疏散救援提供参考。     

深埋水平岩层隧道开挖稳定性分析及控制*

针对深埋高地应力水平岩层掌子面开挖稳定性及支护结构失效问题,以大峡谷隧道为工程背景,通过现场测试、室内试验、数值模拟等方法,探究深埋高地应力水平岩层失稳机理及控制措施。研究结果表明:坚硬岩体被节理面切割后,在高地应力作用下容易发生挤压破碎,破碎岩体遇水发生软化,导致掌子面发生大范围塌方,初支和超前支护失效;隧道开挖后岩层发生不均匀沉降,浅部岩层最先发生弯折破坏,层内块体错动滑移,继而向上方岩层发展,并伴随层间分离和层内裂隙发育,最终形成宏观破裂面;提出的台阶法、2 m开挖进尺、砼喷层、双层小导管、提高初支强度的整体优化控制措施,可有效提高现场支护效果。     

Three-Dimensional Modelling of Concentration Fluctuations in Complicated Geometry

The strong fluctuating component in the measured concentration time series of a dispersing gaseous pollutant in the atmospheric boundary layer, and the hazard level associated to short-term concentration levels, demonstrate the necessity of calculating the magnitude of turbulent fluctuations of concentration using computational simulation models. Moreover the computation of concentration fluctuations in cases of dispersion in realistic situations, such as built-up areas or street canyons, is of special practical interest for hazard assessment purposes. In this paper, the formulation and evaluation of a model for concentration fluctuations, based on a transport equation, are presented. The model is applicable in cases of complex geometry. It is included in the framework of a computational code, developed for simulating the dispersion of buoyant pollutants over complex geometries. The experimental data used for the model evaluation concerned the dispersion of a passive gas in a street canyon between 4 identical rectangular buildings performed in a wind tunnel. The experimental concentration fluctuations data have been derived from measured high frequency concentrations. The concentration fluctuations model is evaluated by comparing the model's predictions with the observations in the form of scatter plots, quantile-quantile plots, contour plots and statistical indices as the fractional bias, the geometrical mean variance and the factor-of-two percentage. From the above comparisons it is concluded that the overall model performance in the present complex geometry case is satisfactory. The discrepancies between model predictions and observations are attributed to inaccuracies in prescribing the actual wind tunnel boundary conditions to the computational code.     

Transverse approach between real world concentrations of SO2, NO2, BTEX, aldehyde emissions and corrosion in the Grand Mare tunnel

With regard to automotive traffic, a tunnel-type semi enclosed atmosphere is characterized by a higher concentration of gaseous pollutants than on urban traffic roads and highlights the gaseous effluent species having an impact on material degradation. Therefore, a transverse approach between air quality and its consequences upon the longevity of materials is necessary, implying better knowledge of tunnel atmosphere and a better understanding of material degradation inside a tunnel for operating administration. Gaseous pollutant measurements carried out in a road tunnel in Rouen (Normandy) give the real world traffic concentrations of experimental exposure conditions. The sampling campaigns, achieved in summer and winter include SO₂, NO₂, BTEX and aldehyde analyses. Effluent profiles in the upward and downward tubes have been established. The current work shows that SO₂, NO₂, formaldehyde, acetaldehyde, propanal and butanal must be considered in the degradation process of materials in a stuffy environment. As regards NO₂, its concentration depends on the modification of the automotive fleet. The total aldehyde concentrations indicate no particular trend between the two bores. Formaldehyde, acetaldehyde, propanal, butanal and acrolein species are the most abundant species emitted by vehicles and represent 90% to 95% of the total aldehyde emissions.     

高速公路沿线PM2.5中重金属污染特征

为研究高速公路沿线PM_(2. 5)中重金属的污染特征,于2018年3～8月分3次集中采集南昌市周边3条高速公路(昌樟、昌铜和温厚)的服务区、收费站、隧道和公路沿线的PM_(2. 5)样品,运用电感耦合等离子体质谱联用仪(ICP-MS)监测了PM_(2. 5)中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni)浓度,分析其污染状况和分布情况,并利用地累积指数法、潜在生态风险指数法评价其污染特征、潜在生态危害程度.结果表明,3条高速公路服务区和收费站的PM_(2. 5)和PM_(2. 5)中重金属均未表现出显著差异.高速公路沿线中PM_(2. 5)和PM_(2. 5)中的重金属显示为特长隧道长隧道公路沿线、服务区和收费站,重金属浓度从高到低依次为Zn(3. 8μg·m~(-3))、Pb(10. 2×10-2μg·m~(-3))、Cr(6. 8×10-2μg·m~(-3))、Cu(3. 5×10-2μg·m~(-3))、Ni(1. 5×10-2μg·m~(-3))和Cd(0. 1×10-2μg·m~(-3)).不同月份PM_(2. 5)及PM_(2. 5)中重金属浓度的显著差异可归结为温度和降水的影响.其中PM_(2. 5)的浓度与温度呈反相关,而PM_(2. 5)中Zn浓度与温度呈极显著正相关,主要是由于温度升高加重轮胎磨损和金属腐蚀.高速公路PM_(2. 5)中重金属污染程度和潜在生态危害程度表现为Zn和Cd Pb Cu Ni和Cr,其中Zn和Cd污染及危害程度是评价标准中最严重的等级,大气污染防治计划应着重考虑交通源的Zn和Cd污染.     

天津隧道机动车VOCs污染特征与排放因子

应用隧道测试方法在天津市五经路隧道于工作日和非工作日对机动车挥发性有机物(VOCs)污染特征及排放因子(EFs)进行研究,采用3.2 L真空采样罐采集隧道内气体样品,应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对罐内VOCs组分进行分析,得到99种组分的定量结果.对VOCs浓度水平与变化特征、EFs进行了分析,计算隧道内VOCs的臭氧生成潜势(OFPs)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAFPs),并与已发表的研究数据进行了对比.结果表明,隧道入口VOCs平均浓度为(190.85±51.15)μg·m~(-3),中点平均浓度为(257.44±62.02)μg·m~(-3).隧道总排放因子为(45.12±10.97) mg·(km·辆)-1,烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃和含氧VOCs(OVOCs)的EFs分别为(22.79±7.15)、(5.04±1.20)、(0.78±0.34)、(9.86±2.81)、(0.26±0.17)和(6.25±2.27) mg·(km·辆)-1,与2009年测试结果相比下降明显.其中,异戊烷、甲苯、乙烯、甲基叔丁基醚(MTBE)和乙烷是机动车排放VOCs中排放因子较高的组分;甲基叔丁基醚/苯(MTBE/B)、甲基叔丁基醚/甲苯(MTBE/T)比值分别为1.07和0.77,说明蒸发排放对机动车排放VOCs的贡献不可忽视.隧道内VOCs的OFPs和SOAFPs分别为(145.50±37.85) mg·(km·辆)-1和(43.87±12.75) mg·(km·辆)-1,较2009年天津测试结果分别降低94.23%和90.88%,OFPs和SOAFPs的锐减与排放标准加严和油品升级密切相关.     

固定源稀释通道的设计和外场测试研究

为研究固定源产生的颗粒物的污染情况,自行设计了固定源稀释通道采样装置以便模拟颗粒物在大气中的稀释扩散过程.该装置采用不同尺寸的采样嘴,以保证对烟道内的颗粒物等速采样,采样烟气与洁净空气在稀释腔内混合,腔内雷诺数典型值可以达到10000,保证了采样烟气和洁净空气能够稀释混合均匀.颗粒物在停留室中的停留时间达到90s,保证了颗粒物有足够的时间长大成核.将该装置应用于国内的9个燃煤、燃油固定源,取得了颗粒物的质量浓度、OC、EC组成、排放因子等数据.