隧道群高速公路节能技术可行性研究报告.docx

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1、科研项目可行性研究汇报高速公路（特大长）隧道群建设运行节能技术研究可行性2023年8月项目可行性研究汇报编写内容一、项目概要错误!未定义书签。二、国内、外同类技术的现实状况及发展趋势错误!未定义书签。1、国内外的隧道节能减排及安全研究错误!未定义书签。2、国外的隧道节能减排研究错误I未定义书签。三、研究、开发的背景、必要性错误!未定义书签。1、项目研究、开发的背景错误!未定义书签。2、项目实行的必要性错误!未定义书签。(D国家节能减排的需要律误!未定义书签。(2)运行管理时的需要错误!未定义书签。四、研究、开发实行方案(研究内容、技术关8、技术路线等)错误!未定义书签。1、重要研究内容：错误!

2、未定义书签。(1)隧道通风节能智能控制技术研究错误!未定义书签。(2)隧道照明节能智能控制技术研究错误!未定义书签。2、重要技术路线：错误!未定义书签。(D隧道通风节能智能控制原理错误!未定义书签。(2)隧道照明节能综合技术错误!未定义书签。五、考核目的和技术经济指标错误!未定义书签。1、考核目的错误!未定义书签。2、技术经济指标错误!未定义书签。六、研究开发进度错误!未定义书签。七、承担单位、弁与单位的工作基础及能力错误!未定义书签。1、参与单位错误!未定义书签。2、工作基础错误I未定义书签。八、经费预算及合理性错误!未定义书签。九、经济和社会效益评估错误!未定义书签。十、其他需要诩明的问题

3、错误!未定义书签。十一、编写人员名单错误!未定义书签。十二、编写单位意见：错误!未定义书签。一、项目概要按山西省高速公路路网调整规划（20232023），到2023年，山西省高速公路路网将形成3纵11横11环，全省高速公路网通车里程到达约6300公里。目前，山西省高速公路通车里程已近2000公里，并有28个在建项目。按计划2023年内动工建设高速公路到达3000公里，并建成1000公里，使全省高速公路通车里程到达3000公里。在通车运行的近2000公里高速公路中，有专长隧道8座，约36公里，长、中、短隧道100座，约68公里；在建和拟建的高速公路，更是路况复杂，隧道（尤其是专长隧道）较多，在建

4、项目中，有隧道150座，其中专长隧道28座，超过10公里长的隧道3座，隧道建设的规模越来越大，其技术的需求层次也越来越高。而公路长大隧道和隧道群的建设运行能源消耗更是惊人，已通车运行的近2000公里高速公路，一年的隧道运行电费就达2023多万元。为此，隧道建设和运行过程中的节能降耗已受到政府和社会各界越来越多的关注，并已成为当今本省高速公路隧道建设和运行管理中的J重要问题。新状况、新问题时出现对隧道群节能管理和研究提出了新的挑战。十七大提出要把节省资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加紧建设资源节省型、环境友好型社会，增进经济发展与人口、资源、环境相协调。提高节能环境保护水平，贯彻节

5、能减排工作，积极推进节能和环境保护技术。节省能源是形势发展的规定，公路建设选择隧道工程就是保护生态环境日勺重大措施，同步要做好隧道工程建设中的环境保护理念和技术研究开发及应用，并建设好示范工程，走资源节省型、环境友好型发展道路，实现可持续发展是目前本省乃至我国公路隧道建设和运行管理日勺一项重大课题。针对高速公路长大隧道群的节能技术、设计方案和系统产品的研究迫在眉睫。为此，结合目前本省高速公路建设和运行管理的实际现实状况，我们拟开展山西高速公路（特大长）隧道群建设运行节能技术研究工作，以求对本省高速公路（特大长）隧道群节能管理提出某些建设性的指导意见，从而提高本省高速公路隧道节能的应用管理水平。

6、二、国内、外同类技术的现实状况及发展趋势1、国内外的隧道节能减排及安全研究交通部公路研究所对根据JTJ026.90公路隧道设计规范而设计的中梁山隧道和缙云山隧道进行了大量的现场实测。在进行实测时专门构成了交通量与车型组合完全相符合原设计条件的车流，且以设计车速通过中梁山和缙云山隧道，进行通风实效检查。通过对隧道现场的实际测试，在中梁山左线上坡隧道，当通风设施按照设计所有运行时CO浓度平均仅为42ppm(单向交通)和68ppm(双向交通)，该值为设计规定值150PPm的28%和45%。这一实际测试成果阐明，在一般隧道正常运行状况下，将有大量通风设施处在闲置状态，导致大量能源的挥霍。2、国外的隧道

7、节能减排研究20世纪70年代，西欧、美国及日本等工业发达国家相续发生车辆尾气污染和光化学污染事件，由此开始了对车辆尾气污染物成分、排放强度及排放特性日勺研究，并在此基础上建立车辆污染物排放量的计算模式，其中最具代表性的是美国环境保护局(EPA)的MoBlLE模型系列。MOBlLE模型能得出各年、各车型的平均水平的排放因子，以及车辆的多种参数(例如发动机的排量，车辆的载重及自重)和环境参数(例如温度、湿度、气压及CO含量等)对排放的影响。20世纪80年代以来，由于公路长隧道的建设以及公路隧道空气污染防治和隧道机械通风等方面的需要，美国联邦公路局(FHWA)以及福特(FoRD)、通用(GM)汽车企

8、业等运用公路隧道内测定的污染物来确定车辆排放的污染物。经典的研究成果有运用AlIegeny公路隧道、TUSCarora隧道、VancouversCaSSiar隧道和GUbriSt公路隧道确定车辆排出污染物为CO、NOX等。三、研究、开发的背景、必要性1、项目研究、开发的背景未来23年，本省在建和拟建的高速公路，路况复杂，隧道(尤其是专长隧道)较多，隧道建设的规模越来越大，其技术日勺需求层次也越来越高。公路长大隧道和隧道群日勺能源消耗惊人，一年日勺电费动辄数千万，为此，隧道运行过程中的节能降耗、车辆排放导致的环境污染问题受到政府和社会各界越来越多的关注，并已成为当今本省公路隧道运行管理中的重要问

9、题。新状况、新问题时出现对隧道群节能管理和研究提出了新的挑战。中共十七大向全党全国提出明确规定，要把节省资源作为基本国策，节省能源是形势发展的规定，公路建设选择隧道工程就是保护生态环境的重大措施，同步要做好隧道工程建设中的环境保护理念和技术研究开发及应用，并建设好示范工程，走资源节省型、环境友好型发展道路，实现可持续发展。由此，针对高速公路长大隧道群建设运行日勺节能技术、设计方案和系统产品日勺研究迫在眉睫。2、项目实行的必要性(1)国家节能减排的需要目前，我国正在积极推进节能和环境保护技术，走资源节省型、环境友好型发展道路。而公路长大隧道和隧道群的能源消耗惊人，一年的电费动辄数千万。因此，节省

10、能源是形势发展的规定，公路建设选择隧道工程就是保护生态环境的重大措施，同步要做好隧道工程建设中的环境保护理念和技术研究开发及应用，建设好示范工程，走资源节省型、环境友好型发展道路，实现可持续发展是摆在我们交通建设面前在一大课题。国家发改委公布的节能中、长期专题规划中，明确提出把交通运送以及绿色照明工程、通风节能工程作为节能日勺重点之一，怎样有效减少交通能源消耗已迫在眉睫。(2)运行管理的的需要通过对公路长大隧通风、照明系统日勺节能控制研究，构造智能通风控制和照明控制系统；通过通风照明控制网络实现隧道风机、配电及灯具工作状态的实时监测管理,IITT-4日3gZ-1A工AU-/木&ArTnJTCZ

11、44四、研究、开发实行方案（研究内容、技术关键、技术路线等）1、重要研究内容：（1）隧道通风节能智能控制技术研究对通风系统日勺模糊控制模型、神经网络控制模型和专家系统控制模型等进行研究,处理射流风机、轴流风机的最优控制问题，建立通风系统的智能控制模型，使环境条件既满足规范的规定，又节省能耗，并尽量保证风机的运转平衡，延长其使用寿命。对不一样长度的隧道、不一样的机械通风方案的对比研究，找出多种工况下的机械通风最优设计方案。风机性能参数基准排放量H然风.-i,1气流速度Y生气动力学模吟-:污染模型）JKPlX一口J1风机台数、/污染物K备/排放量体/.浓/度彳*J、交通模型；控制模型；）-交通特性

12、目标控制参数图1隧道通风系统模型构造图（2）隧道照明节能智能控制技术研究一、对照明亮度控制研究，重要研究能根据天气变化、车速、车流量设置等运行参数进行自动控制的、可编程的隧道照明控制技术，处理既有的隧道照明控制模式存在的节能与安全的矛盾；二、对照明灯具布置方式研究，合用于双洞隧道照明灯具的布置方式，结合洞口环境亮度、隧道长度、路面形式、车流量、车速、灯具日勺管理养护等状况，提出最佳的灯具布置方案；三、对照明光源试验研究，通过试验研究节能光源日勺性能（衰减、使用寿命等）、节能光源在隧道中日勺应用和设计原则。2、重要技术路线：(1)隧道通风节能智能控制原理图2：隧道通风节能智能控制系统原理图(2)

13、隧道照明节能综合技术一、根据隧道照明视觉特点，从隧道照明控制模式、运行安全及其他原因分析隧道照明节能的现实状况，提出隧道照明节能方略；二、根据对环境亮度、能见度、车流量、照度、驾驶员视觉特性、安全行车等关系的分析，采用模糊控制等智能控制算法来实现隧道无级调光和照明节能的目的。表1:10Om碳烟透过率、视距、照度关系表照明(Lx)透过率(%)16241350183164111451531381293911910510736110107973362575122615648五、考核目的和技术经济指标1、考核目的1、提供山西省公路隧道通风节能智能控制模型与算法，长大隧道系统设计参照细则等；2、提供山西

14、省公路隧道照明节能智能控制模型与算法，长大隧道系统设计参照细则等；3、刊登有关学术论文4篇以上；4、研究开发一套适合山西省高速公路长大隧道群节能运行的智能监控技术软件，并推广该研究成果。2、技术经济指标1、隧道通风节能智能控制模型与算法应考虑老式控制和现代智能控制优势，考虑横向机械通风、纵向机械通风等应用场所，并到达预期的性能指标；2、隧道照明节能智能控制模型与算法应考虑老式控制和现代智能控制优势，考虑高压钠灯、无级灯、LED灯等多种光源应用场所，并到达预期日勺性能指标；3、长大隧道群节能运行智能监控软件，应能综合配置多种应用算法，对多种算法进行多种参数优化配置；软件接口完全满足山西省高速公路

15、联网监控技术规范。六、研究开发进度时间安排阶段2023年9月全面启动课题研究。2023年10月完毕隧道供电电源来源对比选择研究，提出针对特定隧道的供电设计的）根据和原则。2023年12月采用计算机仿真及工程实践相结合的研究方式，研究隧道通风系统建设的风机类型选择、通风系统设计模式、通风系统的智能控制方式等内容。2023年3月采用计算机仿真及工程实践相结合的研究方式，以满足隧道照明安全为约束条件、以最优节能为目的，对比研究多种光源选择、灯具布置方式及照明系统的控制方式的节能效果，以此制定隧道照明系统的光源选择、灯具布置方式及控制方式的技术规范和设计方案。2023年6月结合山西省XX隧道的设计、施工，以此研究成果规范该隧道机电系统节能技术设计规范，推广节能技术和方案的应用，实现隧道运行节能的目的。2023年9月课题结题评审。七、承担单位、参与单位的工作基础及能力1、参与单位2、工作基础八、经费预算及