Vm情況為車輛行車方向與風(fēng)機(jī)通風(fēng)方向一致時；
[00%] V = -Vm情況為車輛行車方向與風(fēng)機(jī)通風(fēng)方向相反時；
[0029] v = 0情況為隧道內(nèi)無車輛時。
[0030] 由于隧道長度較長，在進(jìn)行隧道圍巖溫降換算時，沿著隧道的徑向方向，風(fēng)溫及圍 巖溫度均會線性變化，故建立起完整的數(shù)學(xué)描述，便于更方便的獲到更為準(zhǔn)確的風(fēng)機(jī)風(fēng)速 及通風(fēng)時間，作為另一種獲得滿足隧道降溫條件的風(fēng)機(jī)風(fēng)速和通風(fēng)時間的具體實現(xiàn)方式， 獲得滿足隧道降溫條件的風(fēng)機(jī)風(fēng)速和通風(fēng)時間通過如下方式實現(xiàn)：由隧道縱向非穩(wěn)態(tài)溫度 場圍巖部分的控制方程（1)、隧道縱向非穩(wěn)態(tài)溫度場風(fēng)流部分的控制方程(2)組成隧道縱向 Ξ維非穩(wěn)態(tài)傳熱完整的數(shù)學(xué)描述：
[0033]采用有限差分法建立Ξ維非穩(wěn)態(tài)傳熱完整的異步長顯示差分方程，如下：
[0034]圍巖節(jié)點(diǎn)的溫度馬f的近似表達(dá)公式：
[0040]為使差分方程解穩(wěn)定，方程(3)、方程(4)的計算時間步長Δτ與隧道縱向空間步長 Δ X應(yīng)分別滿足方程(6)和方程(7):
[0043] W上各式中，τ為設(shè)定的時間長度，rj為隧道內(nèi)第j個徑向點(diǎn)的徑向距離，R為隧道 開挖半徑，T為圍巖內(nèi)的溫度，r為圍巖內(nèi)任意一點(diǎn)沿隧道的徑向距離，X為圍巖內(nèi)任意一點(diǎn) 沿隧道縱向的距離，P為氣流的密度，A為隧道的橫斷面積，Tf為隧道氣流溫度，Tb為隧道壁面 溫度，V為風(fēng)流速度，qs為隧道內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的熱量，h為對流換熱系數(shù)，U為隧道橫斷面周長； (i，j)為沿隧道軸線方向第i個、徑向第j個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，巧/為圍巖節(jié)點(diǎn)（i，j)在η時刻的溫度 (°C); Ar為隧道橫斷面徑向距離步長；Δχ為隧道縱向距離步長；Δτ為時間步長;a為圍巖 的導(dǎo)熱系數(shù);F。為傅里葉準(zhǔn)數(shù);Cp氣流的定壓比熱；為η時刻隧道內(nèi)i節(jié)點(diǎn)的風(fēng)溫；
[0044] 按隧道內(nèi)溫度預(yù)測的一個通風(fēng)周期為一年，將隧道內(nèi)縱向地溫曲線數(shù)值作為計算 開始時刻隧道圍巖縱向溫度初始值，桐外年氣溫變化曲線數(shù)值作為一個通風(fēng)周期內(nèi)隧道入 口風(fēng)流溫度初始值，活塞風(fēng)變化曲線作為每天隧道內(nèi)行車影響風(fēng)流速度，按每天的通風(fēng)時 間及相應(yīng)的風(fēng)流速度，代入W上差分方程，按方程(6)和方程(7)確定的時間步長Δτ和空間 步長Δχ，對差分方程(3)、方程(4)、方程(5)進(jìn)行求解，得到不同年份隧道圍巖及風(fēng)流溫度 沿縱向的分布，進(jìn)行隧道內(nèi)溫度預(yù)測，得到該風(fēng)速下滿足降溫要求的通風(fēng)周期t;
[0045] 所述獲得隧道地溫曲線數(shù)據(jù)、桐外年氣溫變化曲線數(shù)據(jù)和活塞風(fēng)曲線數(shù)據(jù)獲得方 式為如下方式：
[0046] 所述隧道地溫曲線數(shù)據(jù)為地勘鉆孔資料擬定的隧道縱向地溫曲線數(shù)據(jù)；
[0047] 所述桐外年氣溫變化曲線數(shù)據(jù)通過下式繪制和獲得：
[004引
[0049] 式中，ta為當(dāng)?shù)啬隁饬髌骄鶞囟?U為氣流溫度振幅，τ1為桐外年氣溫變化曲線上 某點(diǎn)在當(dāng)年所處的小時數(shù)；
[0050] 所述活塞風(fēng)曲線數(shù)據(jù)通過下式繪制和獲得：
[0化1 ]
[0052] 其中V = Vm情況為車輛行車方向與風(fēng)機(jī)通風(fēng)方向一致時；
[0053] v = -vm情況為車輛行車方向與風(fēng)機(jī)通風(fēng)方向相反時；
[0054] v = 0情況為隧道內(nèi)無車輛時。
[0055] 作為可大大縮短求解時間的具體實現(xiàn)方式，可采用計算機(jī)輔助驗算，即可通過對 差分方程(3)、方程(4)、方程(5)進(jìn)行求解采用軟件MATLAB進(jìn)行的方式。
[0056] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0057] 本發(fā)明提供的方案，不僅為隧道機(jī)械通風(fēng)降溫方案提出了可靠的依據(jù)，同時采用 本方案提出的機(jī)械通風(fēng)降溫方式，可達(dá)到減少風(fēng)機(jī)配置和保護(hù)風(fēng)機(jī)設(shè)備的目的：通過風(fēng)機(jī) 運(yùn)行于無列車通行的情況替代現(xiàn)有隧道風(fēng)機(jī)采用的連續(xù)通風(fēng)方式，可有效消除風(fēng)機(jī)在隧道 內(nèi)有列車通行的情況下被損壞的風(fēng)險;相對于現(xiàn)有隧道采用的大功率機(jī)械通風(fēng)，本方案可 有效避免隧道內(nèi)的機(jī)電設(shè)備被長時間閑置，即達(dá)到提高隧道內(nèi)通風(fēng)設(shè)備使用率的目的。同 時，本方案提出了一種實現(xiàn)隧道通風(fēng)降溫過程中，風(fēng)機(jī)消耗功率最低的通風(fēng)控制方法，采用 本方法，可有效降低隧道通風(fēng)降溫的功率消耗，達(dá)到節(jié)約鐵路交通運(yùn)行成本的目的。
【附圖說明】
[0058] 圖1是本發(fā)明所述的高地溫鐵路隧道降溫通風(fēng)的控制方法一個具體實施例的實現(xiàn) 流程模型；
[0059] 圖2是本發(fā)明所述的高地溫鐵路隧道降溫通風(fēng)的控制方法一個具體實施例的流程 圖。
【具體實施方式】
[0060] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅限于W下 實施例。
[0061] 實施例1:
[0062] 如圖2所示，高地溫鐵路隧道降溫通風(fēng)的控制方法，包括順序進(jìn)行的W下步驟：
[0063] S1:每天均在無活塞風(fēng)的情況下，運(yùn)行設(shè)置于隧道中的風(fēng)機(jī)，使隧道內(nèi)產(chǎn)生某一速 度值的風(fēng)流對隧道進(jìn)行通風(fēng)降溫，并設(shè)定一天內(nèi)該風(fēng)流的持續(xù)時間，若在風(fēng)機(jī)運(yùn)行N年后隧 道內(nèi)的溫度降低至某一設(shè)定值，則記錄該通風(fēng)降溫條件下滿足降溫要求的通風(fēng)周期t，所述 N為大于等于2的整數(shù)；
[0064] S2:計算通風(fēng)周期t內(nèi)風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能耗e;
[0065] S3:得到通風(fēng)周期矩陣和通風(fēng)能耗矩陣：重復(fù)步驟S1和S2，記錄滿足降溫要求的m 個通風(fēng)降溫條件下的通風(fēng)周期矩陣了=(*1、*2，-'，如)和每一周期的通風(fēng)能耗矩陣6=(61、 62，···，em)，且每個S1步驟中，風(fēng)流的速度值和/或一天內(nèi)風(fēng)流的持續(xù)時間數(shù)值不等；
[0066] S4:得到隧道的最終通風(fēng)方案:將S3步驟得到的通風(fēng)周期矩陣Τ= (ti、t2，…，U)和 通風(fēng)能耗矩陣E=(el、e2，···，em)相乘，得到通風(fēng)控制判別矩陣TE=(tlXel、t2Xe2，···，tmX em)，取TE中最小元素對應(yīng)的通風(fēng)降溫條件作為隧道的最終通風(fēng)方案。
[0067] W上方案旨在實現(xiàn)在無活塞風(fēng)的情況下，找到滿足隧道降溫要求機(jī)械通風(fēng)方案的 最小功耗。W上方案可在隧道實地實踐：設(shè)定風(fēng)機(jī)通風(fēng)每天運(yùn)行的時間及在該時間內(nèi)的風(fēng) 速后，驗證風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時間后，隧道內(nèi)的溫度是否降低到了預(yù)定值，若滿足降溫要求，貝U 記錄滿足降溫要求的風(fēng)機(jī)的總運(yùn)行天數(shù)、每天的運(yùn)行時間及運(yùn)行時的功率，W上功率與運(yùn) 行時間的乘積作為通風(fēng)控制判別矩陣的值，W上通風(fēng)控制判別矩陣中的最小值對應(yīng)的風(fēng)機(jī) 運(yùn)行參數(shù)，即為滿足隧道通風(fēng)降溫條件的最終通風(fēng)方案。
[0068] 由于W上機(jī)械通風(fēng)向隧道中引入的空氣溫度受季節(jié)的影響，為利于風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù) 判定的準(zhǔn)確性，故將風(fēng)機(jī)運(yùn)行N年后隧道內(nèi)的溫度降低至某一設(shè)定值設(shè)定為風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù) 判定周期，運(yùn)樣，優(yōu)選W上通風(fēng)周期矩陣TW年記，則通風(fēng)能耗矩陣中的參數(shù)代表一年的時 間中某一風(fēng)機(jī)參數(shù)所消耗的總能量。
[0069] 通過W上方案，不僅為隧道機(jī)械通風(fēng)降溫方案提出了可靠的依據(jù)，同時采用本方 案提出的機(jī)械通風(fēng)降溫方式，可達(dá)到減少風(fēng)機(jī)配置和保護(hù)風(fēng)機(jī)設(shè)備的目的：通過風(fēng)機(jī)運(yùn)行 于無列車通行的情況替代現(xiàn)有隧道風(fēng)機(jī)采用的連續(xù)通風(fēng)方式，可有效消除風(fēng)機(jī)在隧道內(nèi)有 列車通行的情況下被損壞的風(fēng)險;相對于現(xiàn)有隧道采用的大功率機(jī)械通風(fēng)，本方案可有效 避免隧道內(nèi)的機(jī)電設(shè)備被長時間閑置，即達(dá)到提高隧道內(nèi)通風(fēng)設(shè)備使用率的目的。同時，本 方案提出了一種實現(xiàn)隧道通風(fēng)降溫過程中，風(fēng)機(jī)消耗功率最低的通風(fēng)控制方法，采用本方 法，可有效降低隧道通風(fēng)降溫的功率消耗，達(dá)到節(jié)約鐵路交通運(yùn)行成本的目的。
[0070] 本實施例中，所述N與t取值相等。
[0071] 實施例2:
[0072] 本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定:作為W上控制方法進(jìn)一步的技術(shù)方 案：
[0073] 結(jié)合現(xiàn)有我國鐵路運(yùn)行的天窗時間及各地的降溫要求，為便于取得滿足隧道降溫 要求的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，風(fēng)流的速度值介于2米/秒至10米/秒之間，風(fēng)流的持續(xù)時間介于2小 時/天至8小時/天之間。
[0074] 實施例3:
[0075] 本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定:鐵路隧道