毕业设计之隧道通风照明设计Word格式.docx
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40
30
20
10
fd
0.6
0.75
0.85
1
1.2
1.5
2
3
6
fh—考虑CO的海拔高度系数，可取1.0；
fm—考虑CO的车型系数，按表6.1.2取值；
fiv—考虑CO的纵坡车速系数，按规范取1.4；
Nm—相应车型的设计交通量，见表7.3。
表7.2考虑CO的车型系数
车车型
各种
柴油车
汽油车
小客车
旅行车、轻型货车
中型货车
大型客车、拖挂车
1.0
2.5
5.0
7.0
代入数据到（7-2）得
当Vt=100km/h时，
Qco=
在各个工况速度下的CO的排放量如下表所示。
表7.4各工况车速下CO排放量（单位m3/h）
CO排放量
0.0189
0.0203
0.0226
0.0338
0.0704
0.1082
注：
交通阻滞按最长1000km计算。
最大CO排放量由上述计算可知在工况车速为10km/h时，CO排放量最大，为
稀释CO的需风量
隧址设计气温tm=20℃，换算为绝对温度为T=293K。
稀释CO到容许浓度的需风量为
（7.3）
式中：
P0——标准大气压（kN/m2）,取101.325kN/m2
P—隧道内设计气压，
P=P0·
计算得到P=1.041632P0
代入数据到（7-3）得
Qreq（co）=
（2）烟雾排放量为
QVI=·
qVI·
fa（VI）·
fd·
fh（VI）·
fiV（VI）·
L·
（Nm·
fm（VI））（7.4）
QVI—隧道全长烟雾排放量（m3/s）
qVI—烟雾基准排放量（m3/辆km），可取2.5m3/辆·
fa（VI）——考虑烟雾的车况系数，高速公路取1.0；
fh（VI）——考虑烟雾的海拔高度系数,可取1.0；
fiV（VI）——考虑烟雾的纵坡车速系数，按规范取3.1；
fm（VI）——考虑烟雾的车行系数
nD—柴油车车型类别系数；
L—隧道长度，2020m。
表7.5考虑烟雾的车型系数fm（VI）
轻型货车
重型货车、大客车、拖挂车
集装箱车
0.4
3~4
代入数据到（7-4）得：
当Vt=100km时
QVI=
表7.6各工况车速下烟雾排放量（单位m3/s）
烟雾排放量
1.484
1.604
1.671
1.804
2.082
4.164
交通阻滞时按最长1000m计算。
最大烟雾排放量为当车速为10km/h时，
因此可由稀释烟雾到设计浓度所需通风量为
（7.5）
K—烟雾设计浓度m-1，
对于设计时速100km/h,取0.0065；
代入数据得：
（3）稀释空气中异味的需风量
取每小时换空气8次，则有
Qreq（异）=
（4）考虑火灾时排烟的需风量
取火灾排烟的风速为Vr=3m/s，则需风量为
Qreq（火）=Ar·
Vr=63.54×
3=190.62m3/s
综上所述，需风量按较大值取值，故取需风量Q=640.615m3/s
7.1.4通风机数量计算
隧道内所需升压力有以下三项决定
（1）空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失为
（7.6）
△Pr—自然风阻力，N/m2
ζe—隧道入口损失系数，可取0.6,
vr—隧道设计风速，m/s,本隧道为vr==7.731m/s
λr—隧道壁面摩阻损失系数，可取0.02
ρ—空气密度，kg/,可取1.2
Dr=—隧道断面当量直径Dr===7.85m
Ar—隧道净空断面积，本隧道为63.54
Cr—隧道断面周长,本隧道为32.38m
（2）隧道两洞口等效压差：
引起隧道自然风流的两洞口等效压差取△Pn=10Pa。
（3）交通风所产生的风压：
（7.7）
△pt—交通风力（N/m3）
—隧道内与同向的车辆数,辆
—隧道内与反向的车辆数,
—与反向的各工况车速
—与同向的各工况车速
Am—汽车等效抗阻面积,可按下式计算。
（7.8）
—小型车正投影面积，可取2.13m
—小型车空气阻力系数，可取0.5
—大型车正投影面积，可取5.37
—大型车空气阻力系数，可取1.0
—大型车混入率，为0.19
计算可得汽车等效阻抗面积
代入数据到式7-7得
根据上述计算，采用可逆转的射流风机可充分利用交通风产生的风压，两洞口存在的等效压差由于较不稳定，应作为阻力计算，因此隧道需要的升压力为
Pa
（4）1120型射流风机所需台数
1120型射流风机每台的升压力为，由
=0.98m2==0.0101
=30m/s==0.0517
（7.9）
代入数据得
则：
合计需要10台1120型射流风机，按5组布置。
7.2照明设计
7.2.1照明设计
1、中间段照明
中间段的照明基本任务是保证停车视距，中间段的照明水平与空气透过率，行车速度以及交通量等因素有关。
对于设计时速100km/h,设计交通量为1241辆/h，按规范要求，参照两车道的情况，中间段亮度应为4cd/m2，隧道两侧墙面2m高范围内，宜铺设反射率不小于0.7的墙面材料。
灯具布置应满足闪烁频率低于2.5H或高于15HZ，中间段灯具的平面布置形式可采用中线布置、两侧交错布置或两侧对称布置，本设计采用两侧交错布置。
紧急停车带宜采用荧光灯光源，其照明亮度应大于7cd/m2，连接通道亮度应大于2cd/m2。
中间段的照明选用功率为100W的高压钠灯，以行车中线交错布置，灯具横向安装范围为行车道左右4m处，安装高度为距路面5m，纵向间距为5m，灯具纵向与路面保持水平，横向倾角为9o。
洞外接近段照明
在隧道照明区段中，在隧道洞口（设有光过渡建筑时，则为其入口）前，从注视点到适应点之间的一段道路，在照明上称为接近段。
在照明设计中，车速与洞外亮度是两个主要的基准值，本隧道设计车速为100km/h，洞外亮度参照规范取值为4500cd/m2。
由于发耳隧道的所处位置走向近于东西向，因此要采取措施降低洞外亮度。
接近段可以采取以下洞外减光措施
（1）从接近段起点起，在路基两侧种植常青树；
（2）大幅坡面绿化；
（3）洞口采用翼墙式时，墙面宜采用冷色调，其反射率应小于0.17；
接近段长度应取洞外一个照明停车视距，对于纵坡为1.75%，设计时速为100km/h，取DS=167m。
按照《公路隧道通风照明设计规范》规定，在洞口土建完成时，应采用黑度法进行洞外亮度实测。
实测值与设计值的误差如超出±
25%，应该调整照明系统的设计。
洞外亮度实测时应测位置是接近段起点，接近段长度应取洞外一个照明停车视距。
接近段照明选用功率为200W的高压钠灯，布置在路基两侧，对称布置，布置高度为5m，纵向间距为4m。
2、入口段照明
在隧道照明区段中，进入洞口的第一段称为入口段。
其照明亮度Lth计算
Lth=k·
L20（s）（7.10）
Lth—入口段亮度（cd/m2）;
k—入口段亮度折减系数，本隧道按规范取值为0.035
L20（s）—洞外亮度，本隧道设计为4500cd/m2
Lth=0.035×
4500=157.5cd/m2。
入口段长度可以由下式计算
（7-11）
h—为洞口内净空高度（m），为7.3m
Ds—为照明停车视距，按规范取167m。
计算得：
Dth=1.154×
167－（7.3－1.5）/tan10°
=159.8m
入口段的照明由基本照明和加强照明两部分组成，基本照明的灯具布置应按中间段照明考虑，选用100W高压钠灯，灯具横向安装范围为行车道左右4m，安装高度为距路面5m，纵向间距5m。
加强照明400W的高压钠灯，其布置为2个一组，安装高度为距路面5m，纵向间距1.5m。
从洞口以内10m左右处开始布设。
过渡段照明
过渡段由TR1、TR2、TR3三个照明段组成，与之对应的亮度可分别取
Ltr1=0.3×
Lth=0.3×
157.5=47.25cd/m2
Ltr2=0.1×
Lth=0.1×
157.5=15.75cd/m2
Ltr3=0.035×
157.5=5.5125cd/m2
过渡段各照明段的长度根据规范可分别取106m，111m，167m。
灯具布置位置与入口段基本照明布置相同，选用400W高压钠灯，间距取5m；
加强照明采用400W高压钠灯，TR1段间距2m，TR2段间距8m，TR3段亮度小于中间段照明亮度，所以TR3段照明设计与中间段相同。
2个一组布置。
出口段照明
翠峰山隧道为单向交通隧道，应设置出口段照明，出口段长度取60m，其亮度取中间段亮度的5倍，即为20cd/m2。
其照明同样由基本照明和加强照明组成，基本照明与中间段照明相同，加强照明由功率为400W的高压钠灯组成，其布置为每组两个，均匀布置在基本照明灯具之间。
7.2.3隧道照明计算
1、中间段照明计算
计算资料如下表7.7。
表7.7中间段照明计算表
光源
高压钠灯
路面类型
水泥混凝土路面
功率
100W
路面宽度
W=9m
灯具
XXXXX
灯具安装方式
交错排列布置
灯具利用系数
=0.4
灯具间距
S=5m
灯具光通量
=10000lm
灯具养护系数
M=0.7
灯具布置系数
本设计为交错布置N=1
用上述方法可计算加强照明对路面平均水平照度为
（7.12）
N—灯具布置系数，对称布置时取2，交错及中线布置取1；
—利用系数；
W—隧道路面宽度；
S—灯具间距；
M—灯具养护系数，可取0.6—0.7；
—灯具额定光通量
路面亮度计算：
根据《公路隧道通风照明设计规范》可知，对于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之间的关系可按下式计算
（7-13）
本设计取换算系数为13，代入式（7-11），得
满足规范要求。
2、入口段照明计算
本段照明有基本照明和加强照明组成，基本照明的照度和亮度与中间段相同，加强照明计算见表7.8。
表7.8入口段照明计算表
水泥砼路面
400W
S=0.6m
=50000lm
本设计为对称布置N=1
用上述方法可计算加强照明对路面平均水平照度为
=
=259.5926（lx）
路面亮度为：
基本照明亮度与加强照明亮度的叠加值为
=199.43+7.78=207.21cd/m2>
157.5cd/m2
3、过渡段照明计算
TR1段照明计算
与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7.9。
表7.9过渡段TR1照明计算表
W=12.4m
续上表
S=2.0m
加强照明对路面平均水平照度为
=564.516
路面亮度为
=43.424+7.78=51.2cd/m2>
47.25cd/m2
TR2段照明计算
与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强照明计算资料见表7.10。
表7.10过渡段TR2照明计算表
W=9m
S=8m
=500000lm
=194.44
=14.96+7.78=22.74cd/m2>
16.8cd/㎡
TR3段照明计算
TR3段照明与中间段相同，亮度为7.78cd/㎡>
5.5cd/㎡。
4、出口段照明计算
与入口段照明计算方法相同，基本照明段与中间段相同，加强段照明计算资料见表7.11。
表7.11出口段照明计算表
S=6m
=259.26
路面基本亮度为
=19.94+7.78=27.72cd/m2>
22.5
上述各隧道段的照明计算结果表明，本隧道各段的照明设计，包括灯具、数量、布置方式及间距等均是合理的。
5、应急照明
规范规定对于长度大于1000米的隧道，应该设置应急照明系统，并保证照明中断时间不超过0.3s，维持时间不超过3min。
为配合应急照明系统，应在洞外一定距离设置信号灯或信息板显示警告信息，在启用紧急照明系统是，洞内路面亮度应不小于洞内路面亮度的10%和0.2cd/㎡，在长度大于2000m，得隧道中应设置避灾引导灯。
6、洞外引道照明
在隧道洞外引道应布设路灯，由设计规范确定引导照明路面亮度为1.0cd/㎡，长度为60米。
7、接近段减光措施
接近段采用以下减光措施：
1）从接近段起点开始，在路基两侧种植常青树；
2）两侧边坡进行大面积绿化。
7.3本章小结
本章对翠峰山公路隧道进行了通风及照明设计，经过对公路年交通量的计算本隧道需要机械通风，又分别对co，烟雾等进行计算取最大值计算，结果共需要射流机10台，两台一组共设置5组。
同时本章还对照明进行了设计，分别对中间段，入口段，过渡段等进行了计算，并确定了灯具的类型和布置方式及间距，最终满足规范对照明的要求。
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