Способ управления вентиляцией автодорожных тоннелей с односторонним движением транспортных средств

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ АВТОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ С ОДНОСТОРОННИМ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, заключаюпдайся в изменении скорости движения естественного воздушного потока в тоннеле, отличающийся тек, что, с целью упрощения и повышения эффективг ности проветривания тонне лей путем создания устойчивого эжекционнопоршневого эффекта по всей длине тонг неля, изменение скорости воздушного потока осуществляют путем создания временного интервала между . движу1ЧИМИСЯ транспортными средствами, величину которого определяют из выражения )(-pTpv о 3 , &i We &i где &i. - временной интервал, с; 60 размерный коэффициент, с; Ч коэффициент заполнения сечения тоннеля автотранспортом ; S-xпоправочный коэффициент ослабления .действия эжекционно-поршневого эффекта, учитывакиций интенсивность движения автотранспорта в тоннеле; S aзаданная скорость движения автотранспорта в тоннеле , м/с; V« скорость естественного ветрового потока: с положительным знаком - для попутного ветра, с отрицательным - для встречного, м/с; I Vg I - аб солютная величина рости ветрового потока, м/с; iS р,„(Уа-УаЯ -2изменение давления в воздушном потоке в зоне за движущимся транспортом при создании эжекциомиопоршневого эффекта, даПа; Р - плотность воздуха при атмосферном давлении, кг/м. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU;„, 1141204 А

4(si) Е 21 F 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Чв1 где Ь1

Ч М ,Ю

1 (Чв1 эУ— (y„-V,)2

2 изменение давления в воздушном потоке в зоне за движущимся транспортом при создании эжекционнопоршневого эффекта, даПа; плотность воздуха при атмосферном давлении, кг/м .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3623204/22-03 (22), 24.05.83 (46) 23.02.85 Бюл.У 7 (72) В.А.Рогалев, И.И.Медведев, В.И.Фомичев, Л.К.Горшков, В.Г.Беллад и Е.А.Гусев (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова (53) 622.445(088.8) (56) 1. Гришаев В.И.Вентиляция тоннелей на железных дорогах. М., Трансжелдориздат, 1961, с.29-33.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 1052671, кл. Е 21 F 1/00, 1982 (прототип). (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯ-

ЦИЕЙ АВТОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ С ОДНОСТОРОННИМ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ, заключающийся в изменении скорости движения естественного воздушного потока в тоннеле, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения эффектив.— ности проветривания тоннелей путем создания устойчивого эжекционнопоршневого эффекта по всей длине тон-. ,неля, изменение скорости воздушного потока осуществляют. путем создания временного интервала между. движущимися транспортными средствами, величину которого определяют из выражения временной интервал, с; размерный коэффициент, с> коэффициент заполнения сечения тоннеля автотранспортом; поправочный коэффициент ослабления .действия эжекционно-поршневого эффекта, учитывающий интенсивность движения автотранспорта в тоннеле; заданная скорость движения автотранспорта в тоннеле, м/с; скорость естественного ветрового потока: с положительным sHBKoM дпяпо» путного ветра, с отрицательным - для встречного, м/с; абсолютная величина скорости ветрового потока, м/с;

1141204

Недостатками известного способа 30 являются необходимость установки дополнительных устройств в виде дугообразных закрылков у портелов выработки и невозможность его осуществления при отсутствии естественного ветрового потока или несовпадении его направления с расположением горной выработки.

Цель изобретения — упрощение и повышение эффективности проветривания тоннелей путем создания устойчивого эжекционно-поршневого эффекта по всей длине тоннеля, 40

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в изменении скорости движения естественного воздушного потока в тоннеле, изменение скорости воздушного 50 потока осуществляют путем создания временного интервала между движущимися транспортными средствами, величину которого определяют иэ выИзобретение относится к горному делу и транспортному строительству и может быть использовано для проветривания автодорожных тоннелей с односторонним движением. 5

Известен способ проветривания сквозных горных выработок, включающий создание воздушного потока по выработке вентиляторами. При этом для исключения ветрового воздейст- 10 вия на воздушный поток в выработке, создаваемой вентиляторными установками, на порталах выработки монтируются зазоры (шторы) в виде металлических рам с плотной материей fl). t5

Недостатком этого способа является необходимость устройства сложной автоматизированной системы управ ления затворами при движении транспортных средств, что делает практи- 20 чески неприменимым этот способ при интенсивном движении автотранспорта.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ проветривания горных выработок, 25 заключающийся в изменении скорости . движения естественного воздушного потока в тоннеле 1".23. где 5 — временной интервал, с;

60 — размерный коэффициент, с; — коэффициент заполнения сечения тоннеля автотранспортом; — поправочный коэффициент ослабления действия эжекционно-поршневого эффекта, учитывающий интенсивность движения автотранспорта в тоннеле;

Ч вЂ” заданная скорость движения автотранспорта в тоннеле, M/ ;

U — скорость естественного ветрового потока: с положительным знаком - для попутного ветра, с отрицательным — для встречного, м/с; абсолютная величина скорости ветрового потока, м/с;

Р=р — изменение давления в возси Е

3 2 душном потоке в зоне за движущимся транспортом при создании эжекционно-поршневого эффекта, да Па; р — плотность воздуха при атмосферном давлении, кг/м,, 3

На чертеже схематически показано движение воздушных потоков и транспорта в автодорожном тоннеле, где

U — скорость встречного ветрового

8 потока; Vо, — заданная скорость движения автотранспорта; Ч вЂ” местная скорость воздушного потока за счет действия эжекционно-поршневого эф-фекта при движении автомобилей в тоннеле; U — осредненная скорость воздушного потока на выходе иэ тонне. ля; 61 — требуемый временной интервал движения автотранспортных средств.

Для определения требуемого временного интервала д, при котором создается местный воздушный поток со скоростью Ч, по абсолютной величине превосходящей скорость встречного ветра V, что является услоB вием обеспечения и управления проветриванием тоннеля, рассмотрим расходный режим при движении воздушных потоков в тоннеле.

О»

Расход воздушного потока в тоннеле до начала движения автомобилей составляет:

114l

204 4(Используя выражения (2 J и (6) определяем расход потока воздуха в тоннеле при движении в нем колонны автомобилей (результирующий расход):

Р> и 8в У Э Ч Vå)" 1+ -5 )Мв). (Поделив все члены выражения (7) на ,5,, получаем где S — площадь лобового сечения автомобилей, м, — коэффициент ослабления эжекционно-поршневого эффе.— кта при одновременном движении нескольких авто- 25 мобилей в одном ряду; — интенсивность движения, маш/мин;

Чв — скорость ветра в тоннеле (имеет положительный звак, если поток ветра

30 попутньй с направлением движения автотранспорта, и отрицательный при встречном ветре}.

Аналогично уравнению (3} определяется расход потока воздуха, наведенного действием эжекционного эффекта (скоростного напора), мЗ/с:

P е;=ч s„(v,-v,} о где P„ — атмосферное давление;

Р— изменение давления в воздушном потоке из-за 45 действия скоростного напора

/ б (>- Г р у «

2 где 5 — площадь поперечного сечения тоннеля; (» р — абсолютное значение скорости.ветра.

Поток воздуха с расходом <9 препятствует возникновению встречных потоков, вызванных действием как поршневого эффекта при движении автомобилей в тоннеле, так и эжекционного эффекта, обусловленного явлен кием разрежения воздуха в зоне, примыкающей к движущемуся транспорту.

Расход воздуха, вызванный действием поршневого эффекта, составляет, МЭ/с:

6 = (У -Ч )Ь п, (3} где 9 — плотность воздуха.

Сложив 9, и 9, получаем расход местного воздушного потока, образованного действием эжекционнопоршневого эффекта:

Р>, 8«= » «(»!» "j-.р («)

Î(в

1, р= м }Че)= о М вР р+р )"в) где V — коэффициент заполнения поперечного сечения тоннеля автотранс-, портом. . Автодорожный тоннель будет провет риваться и процессом проветривания можно управлять в том случае, если

М

Чщ ) } Чв I, т.е. когда интенсивность движения автомобилей в единицу времени, например sa 1 мин, составит

)v,I п ; (9) Ч v(v„v,)((р }

Если. представить, кто 60(n = ЬС то временной интервал движения автомобилей, при котором создается стабильный местный воздушный поток р превосходящий по величине скорость встречного ветрового потока, и обеспечивается проветривание тоннеля, определяется из условия:

aov,v(v„-v,} g.

1"в)

При изменении скоростей Ч и Ч в есоответственно регулируют величину

d4 и тем самым управляют вентиляцией автодорожного тоннеля.

В.предлагаемом способе операция управления вентиляцией тоннеля сводится к управлению движением автотранспорта, что упрощает и удешевляет процесо. о

Кроме того, способ возможен для тоннелей различных длин и не зависит от направления движения естественных ветровых потоков и их скоростей, реализуется без применения дорогостоящих вентиляторных и других устройств, не требует для привода их расходов энергии и потому обладает более высокой эффективностью, чем известные способы.

В качестве примеров осуществления способа приводятся данные управ

1141204 ления вентиляцией Тбилисского автодорожного тоннеля при движении естественного ветрового потока во встречном и попутном направлениях по отношению к движению автотранс-" 5 порта.

Контроль за проветриванием при этом проводят по двум условиям.

1О

1. Скорость местного ветрового потока, созданного под действием эжекционно-поршневого эффекта, превышает скорость противодействующе

ro встречного ветрового потока, т.е. Чм 7 Yq 15

2. Расчетная усредненная скорость воздушного потока на выходе иб тоннеля при движении в нем автотранспорта совпадает с величиной замеренной скорости воздушного потока в 211 том же сечении.

Результаты сравнения данных, определенных по предлагаемому способу и

25 полученных при экспериментальных замерах, приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные по, расчетным усредненным скоростям воздушных потоков получены следуюпщм образом.

Для попутного ветра

ЧМ Чв I

>ср 2

Для встречного ветра, vì - 2 11 в

Чст

Управление движением автомашин осуществляется с помощью дорожных знаков или светофорами.

При расчете значений V в таблице коэффициент заполнения поперечного сечения тоннеля составляет

= 0,2. Коэффициент ослабления эжекци . онно-поршневого эффекта определен опытным путем на модели тоннеля и для интенсивности движения )ъ

8-48 автомобилей в 1 мин составляет Ч = 0,040-0,021 соответственно.

Приведенные в таблице примеры управления вентиляцией Тбилисского автодорожного тоннеля путем определения и регулирования временного интервала движения автотранспорта свидетельствует о применимости и эффективности предлагаемого способа: ошибка определения скоростей потоков не превышает 67..

Применение предлагаемого способа при этом не обеспечивает значительный экономический эффект по сравне-: нию с базовым вариантом — проветриванием вентиляторами.

1

1

1

l

CO с1

Ch л,. л

cv O

+ I

МЪ со л

IQ

I сч

Ch . 3 л л л сч сч О

5

1 а л о ж

Д 1

Ж

Д 1

МЪ

Щ

° л

РЪ

Ch сМ .4

Ch л ° 1 л сЧ с.! О

I

1

CV ссЪ а л с Ъ сO асЪ л с Ъ

3ГЪ О

° Л см ф и

I

" 1

I 1 л

1 Х 1

1 ф 1 е!

1! й

В 1

1 а!

Й о ) Л О МЪ л л л ск! л с Ъ С Ж

Р. X

М о а

Ф I

Е I

Ж I 4 е и с! 1 3 и о о z о !.

Р,О>

И IXI

v e

< Ъ л а л л л иЪ О сЧ

A ) . CO

6»

V л о m а Р, о !. и

Х Ф ими!

I

Ю л

+ о о о л л л сч сч

+ 1

I Э Э

I Ж I4

g5

Р| Ж В

Ц л

Х с 1е Ф и ,g а с» о

Р М 1 Ф о о 1: х н 1 v

v 1 М

ОЪ I A

К Ж щ и ж е !" к

Ж CЕ е о м л f4 д Ф

Э Р3 Р

Р, "I V и а

,ж) I.Р, 1141204

Э Е о о ж . ж

1 l

1 1ь

1 L о о

1 1=1 1:1

СО

-Ф сл л

Ф сЧ

СЭ О

Ch л ссЪ

I !

1 °

1 Р3

I E

I Е»

l ! Э

I Р|

1 1

I E»

1 Э

1 в

I !се

I Е

I l о °

1 III 63.

1 A

1 Ф а

I 03 И

1 3 ц о и

1 Ж Е

I k> ! 2 и

t K

1 Р 4 ,! ио 1» к

41<

1141204

Составитель Л.Серова

Редактор А.Козориз Техред N.Kóçüìà Корректор М.Демчик

Заказ 4бб/2б Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4