山区城市隧道节能减排技术研究

【摘要】：由于隧道是半封闭性空间，隧道内机动车排放的污染物严重影响着隧道内交通安全和司乘人员的健康，通过隧道的通风照明可以降低污染物浓度和减少对司乘人员的健康威胁，而隧道运营过程中的通风和照明产生巨大能源消耗，为了平衡隧道内安全与高能耗的关系，推进隧道的节能减排对于城市隧道运营管理具有积极意义。 首先对重庆市城市隧道内的机动车速度、交通量、交通组成、CO浓度分布和隧道内风速等数据进行实地调研，分析掌握山区城市隧道的交通特点以及隧道内CO浓度分布特征，并运用主成分分析法确定隧道节能减排的主要影响因素。通过分析机动车排放的尾气及对人体健康的危害性，确定了以一氧化碳作为隧道内污染物浓度的主要控制对象，运用Coburn-Forster-Kane方程，以人体血液中的COHb含量占血红蛋白的2%建立隧道内CO浓度控制限值模型。从隧道内污染物质量守恒方程出发，建立CO浓度分布的偏微分方程，讨论了该方程的稳定性条件，分析模型灵敏度。并通过工程实例的运用检验了CO线源排放和FTCS格式的扩散模型在山区城市隧道应用的可行性。 通过分析速度与排放因子的关系，建立不同车型比例条件下隧道内的推荐限速控制标准，并且研究了城市隧道内车速控制策略。以人机工效学、认知理论、交通工程学等理论为基础，详细探讨了隧道限速标志的设置，建立了适合城市隧道限速控制的设置方法。 针对城市隧道的交通特性，对常规车流计算模型进行改进，对其参数取值进行修正，建立隧道通行能力计算模型，结合机动车CO线源排放模型和扩散模型，形成城市隧道的交通量推荐控制标准。并且研究了城市隧道在交通量控制情况下的交通组织管理方案；最后通过隧道通行能力与人车混行隧道交通量控制限值标准的对比分析，形成了城市隧道人行通道设计技术。 【关键词】：城市隧道 节能减排 CO浓度 交通组织 控制标准
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U459;U491
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 选题依据及研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国外的相关研究9-12
• 1.2.2 国内的相关研究12-13
• 1.3 研究内容、研究方法及技术路线13-15
• 1.3.1 主要研究内容13-14
• 1.3.2 研究方法14-15
• 1.3.3 技术路线15
• 1.4 预期目标15-18
• 第二章 山区城市隧道调研及节能减排影响因素分析18-33
• 2.1 隧道运行状况实地调研18-19
• 2.1.1 调研目的18
• 2.1.2 调研方法18
• 2.1.3 调研内容18-19
• 2.2 隧道内机动车车型分类19
• 2.3 隧道调查数据分析19-27
• 2.3.1 八一隧道调查数据分析19-23
• 2.3.2 石黄隧道调查数据分析23-27
• 2.4 影响隧道节能减排目标的主成分分析27-32
• 2.4.1 主成分分析原理27
• 2.4.2 主成分分析方法27-28
• 2.4.3 基于主成分的隧道节能减排影响因素分析28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 城市隧道空气污染物浓度控制限值33-45
• 3.1 隧道内主要污染物及危害性33-36
• 3.1.1 隧道内主要污染物33-34
• 3.1.2 隧道内污染物危害性34-36
• 3.2 隧道内污染物浓度限值研究对象36-37
• 3.3 隧道内 CO 浓度控制37-41
• 3.3.1 隧道 CO 浓度控制目标37-38
• 3.3.2 人体吸入 CO 量与血液中 COHb 含量理论模型38-40
• 3.3.3 人体血液中 COHb 浓度变化规律40-41
• 3.4 隧道内 CO 浓度控制限值模型41-44
• 3.4.1 人在隧道经历的时间41
• 3.4.2 隧道内 CO 浓度控制模型的建立41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 隧道内污染物扩散模式45-60
• 4.1 隧道内污染物质量方程45-49
• 4.1.1 基本方程45-46
• 4.1.2 方程的求解46-48
• 4.1.3 稳定性分析48-49
• 4.2 污染物线源排放强度49-51
• 4.3 模型参数的灵敏度分析51-55
• 4.3.1 基本假设52
• 4.3.2 初始浓度52-53
• 4.3.3 隧道内风速53-54
• 4.3.4 污染物排放强度54-55
• 4.3.5 灵敏度分析结论55
• 4.4 工程实例应用55-59
• 4.4.1 隧道内机动车 CO 线源排放强度55-57
• 4.4.2 隧道内 CO 浓度分布和精度分析57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 山区城市隧道节能减排控制技术研究60-101
• 5.1 隧道内 CO 控制浓度控制限值60-64
• 5.1.1 国外控制标准60-61
• 5.1.2 我国控制标准61
• 5.1.3 推荐控制标准61-64
• 5.2 隧道内车速控制64-71
• 5.2.1 速度与单车排放因子64-65
• 5.2.2 基于交通组成的隧道车速控制65-71
• 5.3 隧道内车速控制措施71-76
• 5.3.1 隧道限速控制原则71-72
• 5.3.2 隧道限速控制措施的选取方法72-73
• 5.3.3 隧道限速控制措施73-74
• 5.3.4 隧道限速标志设置74-76
• 5.4 隧道交通量控制76-85
• 5.4.1 人车混行隧道交通量控制76-82
• 5.4.2 非过人隧道交通量控制82-85
• 5.5 隧道交通组织管理85-90
• 5.5.1 宏观交通组织86-87
• 5.5.2 微观交通组织87-89
• 5.5.3 交通组织信息发布89-90
• 5.6 隧道交通组成控制90-92
• 5.6.1 交通组成与隧道 CO 浓度分布90-91
• 5.6.2 隧道内重型车比例控制91-92
• 5.7 城市隧道人行道设计92-99
• 5.7.1 隧道通行能力93-94
• 5.7.2 隧道交通量控制模型94-98
• 5.7.3 推荐控制标准98-99
• 5.8 本章小结99-101
• 第六章 研究结论与建议101-103
• 6.1 主要研究结论101-102
• 6.2 进一步研究建议102-103
• 参考文献103-106
• 致谢106-107
• 在学期间发表的论文及参加的科研项目107

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