[发明专利]高地温铁路隧道降温通风的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及长度大于铁路隧道降温技术手段领域，特别是涉及一种高地温铁路隧道降温通风的控制方法。

背景技术

当隧道原始岩温达35℃左右，相对湿度达80％以上时，隧道中的高地温问题已非常严重；在长期运营中，若不能有效进行有效降温，还将恶化运营环境。因此，高地温隧道的高温热害对隧道长期运营环境保证的影响是亟需解决的技术问题。

对隧道内进行通风是一种有效降温方法，《铁路隧道运营通风设计规范》(TB10068-2010)中规定：长度大于15Km的客货共线电气化铁路隧道应设置机械通风。目前电气化铁路运营通风往往在“天窗时间”内采用纵向通风方式进行换气，其通过安装于隧道内的风机使隧道内形成气流进行换气。而在实际操作中，针对高地温特长隧道(如隧道长度大于20Km)，该段“天窗时间”时间段内由风机产生的机械风往往不能将隧道内风流的温度降到规定的范围内(28℃以下)，致使隧道内运营环境达不到规范要求。

针对上述隧道的降温问题，现有技术中的解决方案是：提高天窗时间内的通风换气次数；对隧道采用连续通风的方式。以上第一种解决方案的实现依赖于隧道内较多的机电设备，这样，必然会造成用于隧道降温的机电设备投入成本高和维护成本大、同时在多数情况下这些机电设备被闲置，不利于铁路附件的设备利用率；第二种方式在火车经过隧道时，特别是列车的行驶方向与风机所产生气流的方向相反时，隧道内火车的高速行驶产生的活塞风将对风机寿命产生极大影响，甚至会直接损坏风机。

发明内容

针对上述现有技术中隧道通风降温控制方法存在不足的问题，本发明提供了一种高地温铁路隧道降温通风的控制方法，通过本方法提出了的风机开启方案，可解决高地温隧道因通风能力不足造成的不能有效降温、通风能力太大造成的机电设备闲置、连续通风造成的风机损坏等问题，实现将隧道内温度降到规定的范围内，并达到减少风机配置和保护风机设备的目的。

针对上述问题，本发明提供的高地温铁路隧道降温通风的控制方法通过以下技术要点来达到目的：高地温铁路隧道降温通风的控制方法，包括顺序进行的以下步骤：

S1：每天均在无活塞风的情况下，运行设置于隧道中的风机，使隧道内产生某一速度值的风流对隧道进行通风降温，并设定一天内该风流的持续时间，若在风机运行N年后隧道内的温度降低至某一设定值，则记录该通风降温条件下满足降温要求的通风周期t，所述N为大于等于2的整数；

S2：计算通风周期t内风机的通风能耗e；

S3：得到通风周期矩阵和通风能耗矩阵：重复步骤S1和S2，记录满足降温要求的m个通风降温条件下的通风周期矩阵T＝(t₁、t₂，…，t_m)和每一周期的通风能耗矩阵E＝(e₁、e₂，…，e_m)，且每个S1步骤中，风流的速度值和/或一天内风流的持续时间数值不等；

S4：得到隧道的最终通风方案：将S3步骤得到的通风周期矩阵T＝(t₁、t₂，…，t_m)和通风能耗矩阵E＝(e₁、e₂，…，e_m)相乘，得到通风控制判别矩阵TE＝(t₁×e₁、t₂×e₂，…，t_m×e_m)，取TE中最小元素对应的通风降温条件作为隧道的最终通风方案。

以上方案旨在实现在无活塞风的情况下，找到满足隧道降温要求机械通风方案的最小功耗。以上方案可在隧道实地实践：设定风机通风每天运行的时间及在该时间内的风速后，验证风机运行一段时间后，隧道内的温度是否降低到了预定值，若满足降温要求，则记录满足降温要求的风机的总运行天数、每天的运行时间及运行时的功率，以上功率与运行时间的乘积作为通风控制判别矩阵的值，以上通风控制判别矩阵中的最小值对应的风机运行参数，即为满足隧道通风降温条件的最终通风方案。

由于以上机械通风向隧道中引入的空气温度受季节的影响，为利于风机运行参数判定的准确性，故将风机运行N年后隧道内的温度降低至某一设定值设定为风机运行参数判定周期，这样，优选以上通风周期矩阵T以年记，则通风能耗矩阵中的参数代表一年的时间中某一风机参数所消耗的总能量。