[0001] 本发明涉及公路隧道养护技术领域，具体涉及一种公路隧道养护水平评价方法。

[0002] 绿色化耗能养护是公路隧道养护需要达到的目标，随着国家绿色节能战略的发展，如何实施公路隧道养护绿色化评价越来越受到重视，绿色耗能评价的目的在于：在保证公路隧道运行的同时，如何尽可能减少投入的能耗，使之达到一个投入与运行平衡的点，尽量减少不必要的耗能损失，从而达到能源利用最大化，公路隧道养护投入关系着隧道对社会公众提供服务的水平，因此，如何获取公路隧道的合理投入并保证隧道的运行，增加了公路隧道养护耗能的合理性，为综合评价的技术难度所在。

[0003] 现有隧道养护评价，多从隧道的土建结构入手，缺少综合式隧道养护耗能评价，而养护评价中未考虑隧道养护各项指标的功效，并不符合隧道运行的实际养护规律，在隧道的实际应用中，不同技术条件及规模的隧道养护方式和养护耗能存在较大差异，因此，如何对不同技术条件及规模隧道的养护水平进行统一性的评价，并针对养护水平进行分类，使之可以采取相对应的处置措施，避免能耗过度投入带来损失是现有绿色化养护所要解决的问题。

[0004] 因此，开发一种公路隧道养护水平评价方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

[0021] 下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0022] 一种公路隧道养护水平评价方法，包括如下步骤：公路隧道耗能计算；
公路隧道养护功效系数计算；
公路隧道养护水平评价系数计算；
根据养护水平评价系数划分养护水平等级，并采取相应的处置措施。

[0023] 耗能计算基于公路隧道养护所涉及的隧道参数，包括隧道长度、运行时长及交通量，不同参数耗能投入差异大，因此，耗能计算中需要设定上述参数的阈值范围。

[0024] 公路隧道的年度总耗能M包括隧道照明设施耗能通风设施耗能、隧道维修保养耗能和其他耗能，各项耗能的数值根据公路隧道的实际投入即可得出。

[0025] 阈值范围内的公路隧道耗能计算采用如下公式：

[0026] 式中，S为年度耗能；L为隧道阈值长度；Q为年交通量，单位为万辆。

[0027] 隧道养护功效系数反映养护效率及养护所产生的功效，其中，养护功效系数包括隧道通风功效系数、隧道照明功效系数和隧道技术状况值变化系数。

[0028] 隧道照明功效系数和隧道通风功效系数计算中，首先，根据照明及通风设计标准划分照明及通风效用等级，其中，合格为照明、通风效用符合设计标准，且照明及通风效用在110%‑90%之间均认为其符合设计标准，其对应量化标准值取值为1；优良为照明、通风效用高于设计标准110%，其对应量化标准值取值为1.1；差为照明、通风效用低于设计标准90%，其对应量化标准值取值为0.9，效用等级及对应的标准量化值如表1所示：
表1 隧道通风与照明效用等级划分
效用等级 优良 合格 差
量化标准值n 1.1 1.0 0.9
隧道通风功效系数V的计算公式如下：

[0029] 其中，ni为效用等级的量化标准值，Tvi为评价年度内通风功效量化标准值为ni的天数。

[0030] 隧道通风功效系数计算中，需要将一年中不同的效用等级量化标准值及其对应天数分别计算并求和。

[0031] 隧道照明功效系数F计算公式如下：

[0032] 式中，ni为不同效用等级的量化标准值，Tri为评价年度内照明功效量化标准值为ni的天数。

[0033] 隧道照明功效系数计算与通风功效系数计算类似，同样需要分别计算不同效用等级量化标准值及其对应天数并求和。

[0034] 隧道技术状况值变化系数的计算以年度技术状况值及符合区段的比值界定，计算公式如下：

[0035] 式中，i为公路隧道上一年度的技术状况值，Li为公路隧道上一年度技术状况值为i的区段长度，j为公路隧道评估年度的技术状况值，Lj为公路隧道评估年度技术状况值为j的区段长度。

[0036] 其中，技术状况值对应公路隧道养护规范中的5个等级分别取值1‑5，隧道技术状况值变化系数J的取值范围为0.2‑5，由于技术状况值为4或5时，隧道发生严重问题，需要中断交通进行加固处治，并不属于养护范畴，因此，养护情况下隧道技术状况值为1‑3，同时，全隧道无法均为某单一技术状况值，因此，养护条件下，技术状况值变化系数的取值范围为0.5‑1.5。

[0037] 隧道养护功效系数计算中，为避免取值变化淹没隧道通风功效系数与照明功效系数变化的影响，需要将技术状况值变化系数J换算至同一系数范围内，即0.9‑1.1范围，换算过程如下：（1）J0≤1时，

[0038] 且 J0≤0.5时，J0=0.9（2）J0≥1时，

[0039] （3） J0≥1.5时，J0为1.1。

[0040] 隧道功效养护系数C计算如下：

[0041] 其中，α、β、γ分别为隧道通风功效系数、照明功效系数与技术状况值变化系数权重，取值计算如下：。

[0042] 公路隧道养护水平评价系数是公路隧道耗能、养护功效与公路隧道本体能耗规模影响的综合反映，公路隧道耗能影响规模则基于隧道长度划分为不同类型，通过对不同长度隧道类型的参数研究，长度为500米以下的短隧道，通风、照明及各项指标对公路隧道运行的影响度较低，因此，小于500米短隧道的能耗规模影响系数δ为1，长度大于500米的中隧道、长隧道及特长隧道的影响系数为其综合耗能平均值与短隧道综合耗能平均值之比。

[0043] 公路隧道养护水平评价系数GC计算如下：

[0044] 式中，S0为待评公路隧道全年均达到设计照明及通风功效且技术状况评定为等级1时所需的最低养护费用，并将其作为公路隧道养护费用的标准值，δ为公路隧道耗能规模影响系数。

[0045] 根据公路隧道绿色化养护水平评价系数GC值，对公路隧道绿色化养护水平等级划分如表2所示：表2 公路隧道绿色化养护水平等级划分
划分等级划分标准 体现建议措施
1 GC＞1.1 很差应对照明、通风设施进行升级改造，降低隧道能耗
2 1＜GC＜1.1 差 应加强照明、通风设施调控管理，根据交通流量控制耗能设施运行的节能技术
3 0.95＜GC≤1 一般应加强日常检修保养，避免隧道技术状况降低，适时引入成熟节能技术，提升耗能管控水平
4 0.9＜GC≤0.95良 采取常规检修保养策略，保持现有隧道技术状况
5 GC≤0.9 优 采取常规检修保养策略，保持现有隧道技术状况
根据划分的养护水平等级采取相应处置措施。

[0046] 实施例一：本实施例中，阈值范围内的公路隧道耗能计算采用每公里万车耗能计算，则公路
隧道年度每公里万车耗能Sa为：
；
式中，Sa为年度每公里万车耗能。

[0047] 公路隧道养护水平评价系数GC为：；
式中，S0为待评公路隧道全年均达到设计照明及通风功效且技术状况评定为等级
1时所需的最低养护费用，并将其作为公路隧道养护费用的标准值，δ为公路隧道耗能规模影响系数。

[0048] 实施例二：某公路隧道全长2.5km，某年度年交通量43万辆，隧道该年度照明设施耗能成本为
20万元，通风设施耗能成本10万元，维修保养耗能成为15万元，其他耗能成本5万元。该年度运营过程中，全年通风效用为优良的天数为311天，通风效用为合格的天数为38天，通风效用为差的天数为16天；全年照明效用为优良的天数为32天，照明效用为合格的天数为329天，照明效用为差的天数为4天。该隧道年度技术状况值为1的区段长度为2km，技术状况值为2的区段为400m，技术状况值为3的区段为100m；上一年度隧道技术状况值为1的区段长度为2.2km，技术状况值为2的区段为300m。

[0049] （1）计算公路隧道年度每公里万车耗能S：。

[0050] （2）计算公路隧道通风功效系数V。

[0051] （3）计算公路隧道照明功效系数F。

[0052] （4）计算隧道技术状况值变化系数J0。

[0053] （5）计算权重。

[0054] （6）计算隧道养护功效系数C。

[0055] （7）计算隧道本体能耗规模影响系数δ。

[0056] （8）计算公路隧道绿色化养护水平评价系数。

[0057] （9）评定公路隧道绿色化养护水平等级GC＜0.9。

[0058] 则该隧道绿色化养护水平为优，应采取常规检修保养策略，保持现有隧道技术状况。

[0059] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。