[00784146]寒区公路隧道节能与安全监控技术研究

该课题成果属于土木(交通)建筑工程领域。课题针对寒区公路隧道的特点，依托内蒙古自治区绥满国道主干线博克图至牙克石高速公路扎敦河隧道，采用室内和现场试验、理论分析的综合手段，开展了利用地温能的寒区公路隧道地源热泵型防冻保暖技术研究、公路隧道照明智能控制策略控制技术研究、多功能发光涂料与节能灯具组合的节能设计方法研究、隧道数字化及施工安全控制技术研究和寒区公路隧道的消防节能技术研究，通过系统的研究解决了寒区公路隧道设计、施工和运营安全与节能问题上的系列难题，确保了依托工程的顺利建设，节约了工程投资和运营管理费用，提高了寒区隧道的工程质量和运营节能与安全保障，具体创新成果包括如下内容：发明了寒区公路隧道地源热泵型防冻保暖系统，实现了寒区隧道防冻保暖主动供热中的节能；提出了寒区公路隧道地源热泵型防冻保暖系统传热模型和设计方法。提出了隧道节能照明应考虑路面明亮度与光源色温匹配关系及蓄光发光涂料可提高隧道照明均匀度和安全可视度的理论，并系统提出了蓄光发光涂料辅助公路隧道节能与应急照明的设计技术方法。提出了公路隧道分布式光伏LED照明设计装置，研发了便于维护的模块组合式智能隧道LED灯，制定了基于智能专家照度曲线的隧道照明智能控制策略。研发了抗冻防腐灭火液，用于寒区公路隧道的运营消防达到了季冻季节隧道消防零能耗的目的，提出了寒区隧道零能耗的消防设计技术方法。建立了高速公路隧道数字-数值一体化模型，实现了基于隧道施工过程的围岩应力、变形动态模拟；开发了高速公路隧道数字-数值一体化系统，实现了监测数据在线分析、预警，提出了动态预警指标与体系及相应的安全控制对策。该课题申请并获授权国家发明专利授权5项、实用新型专利2项、已公示等待授权发明专利技术1项，在国内外专业技术期刊发表学术论文10篇，培养博士生2人、硕士生3人。该成果建立了公路隧道数字-数值一体化系统，实现了监测数据在线分析、预警策略，隧道的安全施工和运营维修建立了地质病历资料系统；通过地源热泵的隧道洞门保温节能、分布式风光互补供电节能、智能LED灯具实施控制节能、多功能涂料增光增亮辅助照明及抗冻防腐灭火液应用的消防节能，减少传统寒区隧道设计方法节能70%以上；通过隧道暗环境下照明光源色温与照明亮度关系的研究，提出了提高隧道路面照明均匀度、增加暗环境小物体可视距离、保证隧道行车运营安全的照明设计理论、参数和设计技术方法，其填补了公路隧道照明设计规范中的诸多技术空白。该课题成果应用节约工程建设和运营费用2.48亿元人民币，具有重大社会经济效益显著和推广应用价值。