作者：孙三祥,张云霞
出版社：中国铁道出版社
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高海拔内燃牵引铁路隧道运营通风技术研究试读：
前言
高海拔地区具有自然风速大，高温隧道热位差效应显著，内燃机车燃烧不完全，烟气排放浓度高等特点。借鉴低海拔地区内燃牵引隧道运营已有成熟的经验，进行高海拔地区内燃牵引隧道运营通风设计参数、通风方案的研究，将为完善和提高内燃牵引条件下隧道运营通风的理论和实践水平奠定良好基础。
该技术研究工作开始于2007年。基于对羊八井、关角、奎先等高海拔内燃牵引隧道内、外自然风速、风向、温度、湿度、大气压力X以及列车通过时隧道内CO、NO 、总固体颗粒物（TSP）、含氧量为期两天的监测，拉日线隧道隧址区大气温度、湿度、气压、自然风速、风向、含氧量为期三个月（4月～6月）的观测，确定了隧道内污染物扩散系数，参照相关文献，提出了高海拔内燃牵引隧道运营通风标准，进行了活塞风、隧道污染物模拟计算。分析了拉日铁路隧道2.0～4.0km自然通风可行性，对隧道不同通风方案进行比较，提出了推荐方案。
为了与专业界同行共享研究成果，我们在《拉萨至日喀则铁路工程——高原区内燃牵引隧道通风技术研究报告》、《高岩温、高水温隧道施工热害防治及运营通风技术研究报告》的基础上，完成了此书。本书
绪论
，第一章二、三节，第二、四、八章由孙三祥编写；第一章一节，第三、六章由张云霞编写；第五、七章由余南阳、李炎、张云霞编写。全书由孙三祥统稿。研究工作得到原铁道部科技开发计划项目（20070301）、中国铁建股份有限公司科技研究开发计划重点课题（2011-02A）的资助支持，中铁第一勘察设计院集团有限公司给予了大力支持，在此深表谢意。
本书引用了相关教材、著作及文章的相关内容，在此一并致谢。
真诚希望前辈、同行、读者对本书多提宝贵意见，以便纠正和改进。作者2015年1月绪论一、背景
根据国内外长大隧道的工程实例和国内铁路隧道通风发展的技术现状，目前，对于内燃牵引的铁路隧道，从技术上解决低海拔地区长隧道的运营通风是可行的，要解决低海拔地区特长隧道的运营通风还有一定的困难。而且由于近年来电气化铁路的迅猛发展，内燃牵引的隧道运营通风问题未得到很好解决。
对于高海拔地区内燃牵引的长隧道以及特长隧道运营通风的研究仍处于起步阶段，已建成的内燃牵引的高原隧道基本以洞口帘幕式通风为主，在一定程度上解决了隧道内的污染问题。高海拔地区特殊的地理环境和气候条件对现有机车车辆的要求已超出相关现行技术标准范围，目前高海拔地区长隧道通风设计所建立的模型和计算模式是按内地平原地区考虑的，获得的数据并不符合高海拔地区。2
青藏铁路使用的部分机车是美国制造的NJ 型内燃机车，燃料采4B用柴油，格拉线客货两用DF 型内燃机车数量最多。拉萨至日喀则铁路线是青藏铁路的首条延伸线，共设29座隧道，拉日线平均海拔高程3800m，该线路设计为内燃机车牵引，长度大于3km的隧道有10座。其中，最长的隧道为10.41km，而目前国内最长的内燃牵引铁路隧道不超过8km，采用铁路隧道成熟的通风方式不能很好地解决该隧道的运营通风问题。
借鉴低海拔地区内燃牵引隧道运营已有较为成熟的经验，根据高海拔地区自然风速大，高温隧道热位差效应，内燃机车燃烧不完全，烟气浓度高等特殊性，进行高海拔地区内燃牵引隧道运营通风设计影响参数、通风方案研究，为通风方式的选择提供充分资料，为相关技术标准的制定提供可靠的依据，从而在理论和实践上完善和提高内燃牵引条件下隧道运营通风的应用水平。
2007年4月～6月，中铁第一勘察设计院集团有限公司委托兰州交通大学进行了拉萨至日喀则铁路工程隧道通风方案研究及环境背景值观测。先后对羊八井、关角、奎先隧道内外自然风速、风向、温度、X湿度、大气压力以及每列火车通过后隧道内CO、NO 、总固体颗粒物（TSP）、含氧量分别进行了为期两天的监测，对拉日线长隧道隧址区大气温度、湿度、气压、自然风速、风向、含氧量等进行了为期三个月（4月～6月）的观测。在此工作基础上，会同西南交通大学进行了自然风影响下活塞风风速及活塞风长度的计算。分析研究了拉日铁路隧道长度2～4km及4～4.2km运营通风方式，6.5～10km（及大于10km）隧道不同通风方案比较，提出了推荐方案，并确定了相关计算参数。
研究工作中，基于隧道施工通风观测资料，分析了热位压作用对隧道内自然风的影响、隧址区自然风对隧道内自然风的影响，确定拉日隧道自然风取值。建议隧道正式运营后进行隧道内外自然风风速、列车通过隧道时污染物时空分布特征监测。同时对大气温度、湿度、气压、含氧量进行观测。二、国内外现状
1.国内既有内燃牵引隧道通风效果（1）奎先隧道
南疆线吐鲁番至库尔乐段的奎先隧道长6152m，坡顶标高2984.9m，两洞口高差49.7m。隧道内为人字坡，最大坡度为13.5‰，采用东风4型内燃机车双机牵引，装配高原增压器，运营通风采用机械式洞口帘幕自控通风（现为纵向式射流通风）。在1984年9月由乌鲁木齐铁路局和铁一院共同主持对洞口机械帘幕和通风设备进行通风X工况及劳卫测试：双机牵引车尾通过测点时，有害气体NO 最高浓>3>3度为92.8mg/m ，CO为87.5mg/m ，主机室在关闭车窗情况下，X室内未测得NO 和CO，辅机室直接受主机排烟的污染，列车在上坡>3X（13.5‰）时，逸入室内机车NO 为13.1～13.8mg/m ，CO为>313.8mg/m ，列车尾部守车污染严重，因门窗密封性差，主辅机的>3X烟气逸入守车内较多，NO 达到30.4mg/m 。2002年7月在奎先隧道发生人员中毒事故，其主要原因是列车在洞内持续低速运行，柴油机废气浓度过高，空气质量达不到机车工作要求，导致柴油机不能正常燃烧，不能保持机车规定的功率。2007年4月兰州交通大学对奎先隧道机械通风效果监测结果表明，机械通风条件下，列车驶出隧道X11min后NO 、CO、TSP浓度达标。（2）老关角隧道、羊八井Ⅰ号隧道
老关角隧道全长4010m，洞内最高处路肩设计高程为3690m。洞身全部在直线上，隧道线路纵坡除进口430m长度为2‰上坡外，其余坡段沿出口方向为4‰和8‰的连续下坡，两端洞口高差17.62m。1987年将喷嘴式通风改为洞口风幕式风道通风。通风系统由风道、通风风机、风幕系统和控制系统等部分组成，系统设在隧道的出口端。通风方式为上行列车车尾出洞后进行纵向吹入式机械通风。
羊八井Ⅰ号隧道全长3345m，海拔4264m，距拉萨80km，是青藏铁路线上唯一要安装通风系统的隧道。在设计中采用全纵向射流式通风。2007年3月，两次对老关角隧道、羊八井Ⅰ号隧道运营通风现场监测，结果表明：在自然通风条件下，列车通过隧道后15min，XNO 、CO浓度均可达标。（3）分水关隧道
分水关隧道是横（峰）南（平）铁路穿越武夷山脉的长大越岭隧道，全长7252m。隧道1993年开工建设，1996年建成。近期内燃机车牵引，远期电气化。运营通风风道设于进口端线路前进方向左侧，风道长度46m。根据列车在洞内运行时速（上坡）22km，允许通风时间8.85min等要求，原设计采用洞口风道吹入式通风和射流通风相结合的方案。后来在运营实践中，发现近期安装28台射流风机进行射流纵向通风即可满足初、近期行车对数需要，故该隧道运营通风采用全射流通风方案，现场测试表明，通风效果可达到近期设计要求。（4）彭莫山隧道
焦柳线牙屯堡——水团站之间彭莫山隧道全长5592m，平面为直线，下行方向0～971m为1‰的上坡，971～5528m和5528m至出口分别为9‰和8.3‰的连续下坡。隧道行车密度为22～26对/日，上行为内燃机车双机牵引，吨位数2061～3500t，隧道内通行速度34～42km/h。现为2台95kW轴流风机和10台15kW射流风机，一台500kV·A（10kV/0.4kV）变压器。采用提前通风方案：上行列车车尾入洞后1min，启动10台射流风机及1台轴流风机。正常通风方案为上行列车车尾入洞后6min，启动10台射流风机及2台轴流风机。
柳州铁路局环境监测站2004年监测结果表明：
①自然通风工况，上行方向为8.3‰～9‰的连续上坡，双机牵引，车速低，有害气体超标。隧道内有害气体浓度、排出时间与上行机车牵引重量吨位数、车速成正比，即牵引重量越重，车速越慢，则隧道内有害气体浓度越高，通风效果就越差，有害气体排出所需的时间就越长。在自然通风工况下，隧道内通风效果差。
②提前通风工况，2列上行货车通风达标时间为11～15min，COX指标符合部标标准，但15min加权平均浓度NO 指标超标，需增大机械通风风量，延长通风时间。X
③正常通风工况，15min加权平均浓度CO、NO 均达标，最佳通风时间为9～14min。
4～6月是南方雨季天气，气压低，空气潮湿，而且隧道内湿度大，这些因素也影响着隧道内有害气体的排出。测试期间，在自然通风工况下，有害气体从隧道口排出时间可长达20～30min。（5）荒沟隧道、南山隧道
东北东部铁路通道白河至和龙线荒沟隧道和南山隧道，海拔为831～854.19m和749.84～821.72m，坡度为0.35％和0.95％，正线数目为单线，限制坡度为1.45％，隧道长分别为6610m和7566m，内燃牵引，牵引质量近期1500t，远期双机3000t。
通风设计为上坡单方向进行通风控制，由帘幕（10台15kW射流风机）、4台132kW通风机组成的三级控制（手动控制级别、PLC自动控制级别和智能控制级别）的通风系统。荒沟隧道距进洞口70m和>2143m处有53m和107m长2个通风洞，通风洞断面14.6m ；南山隧道距进洞口70m和140m处有65m和117m长2个通风洞，通风洞断面>214.6m ，每个通风洞内分别安装2台通风机。测试时，列车尾部进洞后20s分别开启每个通风洞内的1台通风机。
吉林铁路疾病预防控制所于2009年2月20日～23日对荒沟隧道和南山隧道通风装置排烟除尘效果进行了测试，结果表明：
荒沟隧道达到排烟除尘效果的最佳通风时间为25min，所测定的各项卫生学指标可降低到本底值或接近本底值；由于南山隧道坡度大、隧道长，达到排烟除尘效果的最佳通风时间为33min，所测定的各项卫生学指标可降低到本底值或接近本底值。（6）江底坳等隧道4
怀化铁路卫生防疫站于1994年7月对张家界至怀化南站区段DF 型内燃机车双机牵引通过长隧道群时的劳动环境影响进行了实验研究。区段长短隧道151座，坡度0.2％～1.2％。2km以上隧道8座，最4长4338m。隧道累计总长度93.4km。张家界机务段DF 型内燃机车功率1950kW，单机牵引吨位1500～1600t，双机牵引试验车3150t。隧道内有害气体浓度较单机牵引增大4倍，且严重超标。双机牵引试验车室有害气体浓度大部分超标。江底坳等隧道内单机牵引列车通过4后，有害气体浓度超标。如果该区间实施DF 型内燃机车双机牵引扩能，建议逐步分期对上述几座主要长隧道采用机械通风。（7）梨树沟隧道
2006年，北京交通大学针对铁路内燃机车对北京密云县梨树沟22隧道NO 和TSP浓度的采样分析，其中NO 浓度日平均值0.11mg/m >3>3>3 （最大日平均值0.13mg/m ，最小日平均值0.10mg/m ），TSP>3>3浓度日平均值0.31mg/m （最大日平均值0.38mg/m ，最小日平均>3值0.26mg/m ），均超过国家环境空气质量二级标准。而铁路内燃机车作为主要的污染排放源，对NO和TSP浓度的贡献不容忽视。同时，通过富集因子法对颗粒物中的元素组分分析也进一步证实，内燃机车的燃油排放又造成了S、Zn元素在所采集颗粒物中的明显富集。
2.铁路隧道机械通风方式
根据现行的《铁路隧道运营通风设计规范》（TB 10068—2010）的有关规定，对于内燃机车牵引、长度在2km以上的单线隧道宜设置机械通风。
迄今全国已完成运营通风设计的铁路隧道，其中大部分为无帘幕洞口风道式，而在一些长隧道中通过技术经济比选，采用了帘幕式洞口风道通风，其消耗的动力较少；在一定程度上解决了洞内的污染问题，但目前大部分被全纵向射流式通风代替。而竖井式和斜井式辅助坑道分段通风方式一般系结合施工使用的竖井和斜井用作风道，采用得较少，尤其是不采用机械通风而利用竖井加强自然通风的隧道，基本上是不成功的。
综合国外的经验来看，内燃牵引的长隧道通风问题已经有行之有效的解决方法，萨卡托喷嘴式通风是较早采用的机械通风形式，其结构简单。但对长大隧道由于该种通风方式风机动力消耗较大，实际效果也不甚理想，后即被辅助坑道分段式通风和自动监控的帘幕洞口风道式机械通风所代替。这些比较复杂的通风系统要求有完善可靠的通风监控系统才能保证通风系统安全和正常运营，同时帘幕也由新型的脆性材料制成，即使在通风监控系统失效的情况下，列车也可以直接穿帘幕而过。这些成熟的经验对我国的内燃牵引隧道运营通风设计有着很好的借鉴意义。目前我国内燃牵引的铁路隧道尚未有成功的采用竖井（斜井）分段式机械通风系统的实例。
进入20世纪90年代以来，随着国内射流通风机生产工艺的成熟及其控制技术的完善，射流通风方式愈来愈广泛地应用在铁路隧道中。采用射流通风可充分利用列车活塞风、易于实现双向通风、气流组织明确、风量控制容易且较准确。射流风机与常用的轴流风机相比，其构造、功率和所引起的土建工程等方面都有着独特的优点，无论是单独使用还是配合轴流风机使用，都取得了较理想的效果。对于长大隧道，由于风机台数多，管理维护有困难。但射流通风设计如何才能做到经济合理，值得研究和探讨。
2010年，东北地区铁路白河至和龙段南山单线长大隧道内燃牵引通风方案中取消机械帘幕，改由风帘幕代替机械帘幕，解决以往影响行车安全的问题。根据计算，风帘幕压力值取2～3倍用射流风机的压力，在左右两侧布置，经喷嘴将风喷出形成风幕帘。射流风机风量可根据隧道断面积控制速度3.5～5.0m/s确定，通过现场观察测试，使用效良好，满足使用要求。
分水关隧道分别作了有帘幕洞口风道吹入式（列车出洞关帘幕吹风、车尾进洞关帘幕提前吹风）通风方案，无帘幕洞口风道吹入式（列车车尾出洞开风机吹风、列车进洞顺列车提前吹风）通风方案以及射流纵向式全射流纵向通风、全射流提前通风、射流加洞口风道式通风方案。是对7km以上长隧道（不设帘幕）运营通风的新尝试和探索，在我国尚属首次。运营实践表明近期安装28台射流风机采用全射流通风方案即可满足初、近期数需要。
在一些山区铁路中，受线路条件限制需要采用内燃机车双机牵引，而在一些长大隧道中，双机牵引的后续机车往往会吸入前方机车排出的废气，从而使内燃机车燃烧不充分，更主要的是造成机车内部过热，使机车功率下降甚至在隧道中出现停机现象。根据调查，在我国内燃牵引的长隧道中，双机牵引的列车在通过隧道约4km后很容易发生这种现象，因此在长隧道运营通风设计时，必须将机车降热通风和排出废气一并考虑，而前馈式通风则是解决问题的有效方法。这是铁路隧道运营通风的一个新课题，有待于进一步的深入研究和设计实践。
1997年，卢传福提出了隧道运营通风“同步跟踪”的新概念，介绍了“同步跟踪射流通风”的隧道通风方式。提出了“进洞通风、风随车走、车出气除”的新观念和新的隧道通风方式。同年，铁道部第二勘察设计院的曾满元、张开鑫在电气化铁路隧道中提出了移动式运营通风的概念，但同时指出，对于牵引动力为蒸汽、内燃机车的铁路隧道，污染源主要为蒸汽及内燃机车排放的有害气体，隧道内空气污染较重，每通过一趟上坡列车都需要通风，通风的频率高，适合采用固定式运营通风系统。
20世纪中叶，欧洲各国的铁路网已基本形成，在铁路隧道通风方面并无多大发展。随着铁路运输量的增加，机车类型开始采用牵引力大的电力机车。
而在北美地区，由于牵引动力一度由电力改为内燃，曾对内燃机车牵引的隧道通风问题进行过一些研究。如美国Hoosac隧道（7645m）1946年由电力牵引改为内燃牵引时，研究了兼顾排除烟气与解决机车超热的通风方案，采用了洞口风道式机械通风，配置有自动遥控启闭的帘幕装置；加拿大内燃牵引的Mount Macdonald隧道（14.5km）是北美地区最长的单线隧道，该隧道采用了复杂的竖井分段式通风系统，隧道进口和中部设置有通风帘幕，利用隧道中部的通风竖井，根据列车在隧道内的不同位置，通过通风监控系统综合控制帘幕的开闭和风机的运转，满足了机车降热和排除烟气的通风要求。与Mount Macdonald隧道相邻的Mount Shaughnessy隧道长约1.86km，该隧道采用了20台射流风机来解决隧道内机车降热通风问题。
3.相关技术问题研究（1）列车活塞风
列车活塞风作为隧道通风的一个重要基础研究，还需要深入细致的研究成果且尚待完善，离达到实际应用仍有距离。1990年前，北京交通大学荣深涛教授领导的课题组对列车通过隧道的空气阻力进行了较多的研究。1996年，在新龙门隧道的通风计算中，西南交通大学赵海恒、冯炼等人采用了非恒定流理论，并对活塞风和污染物沿隧道浓度分布进行了数值模拟。2010年，于连广引入了宏观动量守恒定律，建立了一种新型非恒定流活塞风一维解析方程，修正了常规一维解析方程物理意义不明确的缺陷，解析方法具有较高的精度。
1999年，王韦等建立了高速列车在隧道中不同位置处行驶时，以及反映竖井和会车影响的非恒定流列车活塞风计算式。2006年，贺江波等运用不同位置处行驶时非恒定流活塞风计算公式，通过MATLAB软件数值求解活塞风速。
2010年李炎等从运动列车与隧道气流的功能转换出发，以列车作用段作为活塞风压源，利用流体力学的基本原理、基本方程和湍流半经验理论，提出了活塞风压力和速度的计算方法。以现场实车的隧道空气动力学试验资料为参照进行对比，活塞风速度的计算值与实测符合度较好，这表明以不可压缩定常流动为计算模型的活塞风简化计算方法可为活塞风的工程实际应用提供理论基础。
2013年史宪明采用一维非定常可压缩流动模型和特征线法，建立了列车通过高速铁路隧道时产生的活塞风的计算方法，并将该方法与国外学者模型试验数据及常规一维非定常不可压缩流动模型计算结果进行对比，证明其有较高的精度。得出对活塞风的影响程度从大到小分别为列车速度、阻塞比、列车长度和隧道长度。（2）空气阻力计算
1999年，王韦等在经典的原朝茂公式基础上，对有竖井和会车工况下的高速列车的空气阻力进行了解析计算。
2010年史宪明等对单列列车通过无辅助坑道长大铁路隧道时的空气阻力计算方法进行探讨，建立基于非恒定流和车头车尾压差的空气阻力计算公式，在通过现场试验对此方法进行验证后进行大量工况的计算，分析得出影响隧道内列车空气阻力最主要的因素是列车速度，其次分别为阻塞比、隧道和列车长度。
2012年，史宪明提出了长大铁路隧道列车相向及同向运行时空气阻力的理论计算公式，并相应得出了空气阻力的一般规律。田峰等根据黏性流体力学的非稳定流理论，提出了在自然风速影响下列车相会以及减速相会时的活塞风速计算方法，认为列车活塞效应的影响因素主要有隧道净空尺寸、自然风速和阻塞比。李炎根据相对运动原理，采用一维不可压缩稳态流动模型导出车头绕流阻力系数的基本关系，认为车头压力损失系数体现列车自身的特性，车头绕流阻力系数体现隧道中列车的运行特性。
陈荣等利用计算流体动力学软件Star-CD，建立了列车通过隧道时的二维动网格模型，模拟在不同车速下，隧道内活塞风和压力场的动态变化规律，并比较不同外形和运行速度时列车所受到的空气阻力。模拟结果表明：列车通过隧道时的运行速度越大，产生的活塞风风速越大，相对压力越大，列车所受的空气阻力越大；列车通过隧道内某一测量点时，活塞风风速会发生突降，活塞风最大风速在列车尾流中形成；车头到达隧道入口时，最大压力突增，并很快达到最大值，随后逐渐减小；车尾到达隧道入口时，车尾最小压力突降；车身在隧道内时，车尾的最小压力波动较小；流线型列车所受的空气阻力约为钝形列车的0.5～0.7倍。（3）隧道污染物扩散
隧道污染物扩散规律研究是国外近十年针对铁路隧道运营通风方面的研究主要内容之一。研究方法大多采用理论分析、数值模拟计算，实地测量较少。所采用的计算软件也各有不同，如AIRPAK、ANSYSCFX、FDS、FLUENT、OPENFOAM、COMOSAL、SES、STARCD等。采用的运营通风方式大部分考虑了消防应急疏散，在后来发展的通风系统研究中增加了静电除尘器的应用，用以过滤机车排放污染物。针对隧道内除尘和有机气体的净化方面，挪威、日本等国家研究工作起步较早，这些国家在多条运营隧道中采用了静电除尘器、二氧化碳净化器等废气净化设备。
20世纪60年代，随着双线隧道和内燃牵引盛行，隧道内的防排烟问题和活塞风的应用开始得到进一步发展。日本的酒井恒美对北陆隧道（13871m，双线）进行了现场实地测量，通过实验数据分析，得出了隧道内以及司机室和车厢内有害气体的分布规律，并论述了污染物浓度对人体健康的影响。日本福地合一在1978年提出了隧道内的活塞风和污染物浓度计算的一维非恒定流方法。
W.K.Chow对隧道内纵向通风时烟气特征进行了研究，并对香港X地区隧道通风和火灾时污染物CO、NO 等的控制标准进行了分析。X
J.Modic利用数学模型计算了不同风速下隧道内NO 、CO和烟尘的污染物浓度随空间分布规律，提出了自然通风和机械通风的分界线。
Robert Gehriga等对列车穿过隧道时产生的烟尘、PM10、铁、锰、铜等物质尺寸、分布等规律进行了研究，A.D.Ferreira采用风洞试验，对运煤货车通过隧道时产生的扬尘进行了实验研究。
1997年，冯炼提出了按具有运动污染物一维非恒定流模型计算隧道内气流速度和污染物浓度分布的方法，并对新龙门隧道进行了数值模拟，阐述了内燃机产生的有害气体的危害及组成成分，并接牵引功率计算出排污量，分析了影响污染物浓度分布的各种因素。对列车在洞内交会地点、射流风机工作时间及风机的送风方向进行了综合比较，提出最有利工况和最佳通风方式。
2012年，陈文艺根据大气扩散方程建立了铁路隧道内空气污染物浓度分布模式，采用有限体积法求解，结果表明内燃机车污染物排放源强和隧道内风速是影响铁路隧道内空气污染物浓度分布的关键因素，初始浓度和边界浓度的影响也较为显著，扩散系数的影响很小，在有风的情况下可以忽略。针对青藏铁路羊八井一号隧道进行模拟，X结果表明隧道内NO 浓度最大值出现在机车车头所在的位置，最大>3浓度为15.02mg/m 。
随着计算机的快速发展，研究人员对隧道通风的研究多专注于数值模拟方面，通过建立数学模型，可以对列车活塞风、隧道污染物扩散特性以及隧道机械通风系统进行研究。三、研究内容
针对青藏铁路特殊气候条件内燃牵引机车通过隧道时的运营通风问题，研究工作主要包括以下几部分：
1）通过对国内外内燃牵引机车隧道内污染物浓度控制标准比较以及拉日线现场气候对污染物浓度的影响，提出高海拔隧道内燃牵引运营通风时隧道内空气的控制标准建议值。
2）通过对羊八井Ⅰ号隧道、老关角隧道和奎先隧道内有害气体现场监测，分析高原气候条件下隧道内污染物随时间和空间的迁移规律，通过求解污染物扩散方程，分析隧道内污染物扩散规律。
3）通过对拉日铁路隧址处现场环境背景值的实测，分析隧道内、外自然风速等环境背景值对隧道运营通风的影响，探讨高海拔隧道自然通风的界限。
4）利用ANSYSFLOTRAN中动网格生成技术，建立空气流动的控制方程，对单列车在隧道内恒速运行时产生的活塞风进行数值模拟，分析活塞风环隙流场分布特性，并对计算结果进行验证。
5）利用CFX中动网格生成技术，对单列车在隧道内加速、恒速、减速运行时的速度场、压力场进行分析验证。在此基础上进一步研究壁面热流及高海拔低气压对隧道内速度场、压力场及温度场的影响。
6）利用一维非恒定流软件，模拟隧道内气流速度和污染物浓度的时空分布，分析机械通风的隧道长度、利用辅助坑道进行分段式通风方案的可行性以及机械通风设备配置的合理性。利用商业CFD模拟软件（STAR-CD），建立竖井（斜井）送排式通风的三维模型，模拟不同短道长度，不同排风量、不同送、排风道与隧道轴线夹角等工况下隧道内速度场和压力场，模拟分析相邻两隧道洞口间污染物的相互影响。
7）进行了不同岩石温度情况下通风降温计算，得出了隧道内壁气温降至28℃，不同通风时间对应的需风量及功率，并提出了隧道运营期热湿环境控制相关建议。
8）进行高海拔、内燃牵引特长（长）隧道运营通风方案研究。第一章高海拔内燃牵引隧道运营通风环境影响因素及卫生标准
铁路隧道运营通风的目的是把隧道内有害气体浓度降到规定的标准以下，确保列车乘务人员、旅客和隧道作业人员身心健康，减少有害气体、湿度、高温等对隧道衬砌及有关设备的腐蚀和影响。目前高海拔地区部分铁路依旧采用内燃牵引，低气压、缺氧、大风等特殊的气候条件对隧道运营通风的影响，没有现行的相关技术标准可参考，因此，有必要对高海拔气候条件下隧道运营通风的环境影响因素及卫生标准进行分析。
内燃机车排出的烟气成分很复杂，在不同工况下工作，排出的烟气会有很大不同，主要是柴油在高温、高压下进行燃烧时产生各种成X分的混合体。内燃机车烟气中主要有害成分有氮氧化物（NO ）、22一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO ）、二氧化硫（SO ）、含氧碳氢化合物（如甲醛、乙醛）以及未燃烧充分的燃料微粒所形成的烟类等。空气中污染物的浓度一般用每立方米被污染的大气中含有多少毫>3克污染物（mg/m ）表示。有时也用百万分体积浓度（ppm）计>3>-6>3量。1ppm是指在常温常压下，1m 被污染的空气中含有10 m 有害气体，即按体积计的浓度为百万分之—。1克分子（摩尔）气体在常温常压（25℃，760毫米水银柱）下占有24.45L的体积，因此>3ppm和mg/m 之间的单位换算关系为式中 M——该气体的分子量。第一节有害气体及其危害X一、氮氧化物（NO ）2
氮氧化物包括多种化合物，如氧化亚氮（N O）、一氧化氮223（NO）、二氧化氮（NO ）、三氧化二氮（N O ）、四氧化二氮2425（N O ）和五氧化二氮（N O ）等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热会变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物，常称为硝烟（气），主要为一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。其中，一氧化氮（NO）为无色气体，分子量30.01，熔点-163.6℃，沸点-151.5℃，蒸气压101.31kPa（-151.7℃），溶于乙醇、二硫化碳，微溶于水和硫酸，水中溶解度4.7％（20℃），性质不稳定，在空气中222易氧化成二氧化氮（2NO+O →2NO ）。二氧化氮（NO ）在21.1℃时为红棕色刺鼻气体，在21.1℃以下时呈暗褐色液体，在-11℃以下温度时为无色固体，加压液体为四氧化二氮，分子量46.01，熔点-11.2℃，沸点21.2℃，蒸气压101.31kPa（21℃），溶于碱、二硫化碳和氯仿，微溶于水，性质较稳定。
氮氧化物对上呼吸道的刺激作用较小，而易于侵入呼吸道深部细支气管和肺泡，对呼吸系统可引起多种多样的损伤作用，包括对呼吸道组织学损伤、肺免疫功能下降以及肺功能的改变等等。此外，氮氧化物还可对中枢神经系统、心血管系统等产生危害作用。
特别的对于职业接触中的主要氮氧化物二氧化氮，据有关资料介>3绍，当其在空气中的浓度达到0.004％（19.5mg/m ）时，2～4h就>3会引起中毒；当浓度达到0.006％（29.2mg/m ）时，会引起咳嗽、>3胸部发痛；当浓度达到0.01％（48.7mg/m ）时，短时间内对呼吸器官就有很强烈刺激作用，咳嗽、呕吐、神经麻木；当浓度达到>30.025％（121.7mg/m ）时，可很快使人窒息死亡。
此外，同一氧化碳等有毒气体相比，二氧化氮更加危险，主要表现在二氧化氮中毒后有较强的潜伏期，初期没有感觉（经过4～12h，甚至24h以后才发生中毒征兆），即使在危险的浓度下，初期也只是感觉呼吸道受刺激，开始咳嗽吐黄痰，呼吸困难，但很快就会面临死亡。不同浓度二氧化氮对人体的影响见表1.1。表1.1 二氧化氮对人体的影响二、一氧化碳（CO）
一氧化碳为无色、无味、无刺激性的气体，分子量为28，密度>3为1.25kg/m ，熔点-205℃，沸点-191℃，在水中的溶解度很低，但易溶于氨水。一氧化碳性极毒，当经呼吸道进入肺泡，被吸入血液后，能与血红蛋白（Hemoglobin）结合成碳氧血红蛋白（COHb），使得一部分血红蛋白不是在肺中吸收氧气而是吸收CO，从而降低了人体血液中的氧气和输氧能力，导致血液中的氧气浓度降低。血液输氧的减少会引起视力、听力下降，头痛，眩晕，动作迟钝，痉挛等症状。为了维持人体必要数量的氧气就必须增加心脏工作量。所以当CO浓度増加时，典型的症状就是血管痉挛。因此，一氧化碳也是环境空气中对人伤害较大的一种有毒气体。一氧化碳对人体的影响除与其浓度有关外，还与人体暴露在一氧化碳中的时间有关，一氧化碳的浓度与暴露时间的乘积称为一氧化碳的剂量。空气中不同剂量的一氧化碳对人体的影响见表1.2。表1.2 一氧化碳对人体的影响2三、二氧化碳（CO ）
二氧化碳在通常状况下是一种无色、无味的气体，能溶于水，分>3子量为44，密度为1.94kg/m ，固态二氧化碳俗称干冰。
一般情况下，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，更不具有爆炸性，但能与水反应生成碳酸。二氧化碳本身无毒，但当人吸入高浓度的二氧化碳时，会出现昏迷及脑缺氧情况，称为二氧化碳中毒。空气中不同浓度的二氧化碳对人体的影响见表1.3。表1.3 二氧化碳对人体的影响2四、二氧化硫（SO ）
二氧化硫别名亚硫酸酐，常温下为无色有刺激性气味的气体，分>3子量为64，密度为2.91kg/m ，密度比空气大，熔点-75.5℃，沸点-10℃，易液化，易溶于水。二氧化硫为非可燃性气体，不具有爆炸性，不助燃。二氧化硫具有酸性，可与空气中的其他物质反应，生成微小的亚硫酸盐和硫酸盐颗粒，这些颗粒被人体吸入后，将聚集于肺部，是呼吸系统症状和疾病、呼吸困难、过早死亡的一个原因。
二氧化硫与飘尘一起被吸入，飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带到肺部使毒性增加3～4倍。若飘尘表面吸附金属颗粒，在其催化作用下，使二氧化硫化为硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫增强约1倍。长期工作在污染的环境中，由于二氧化硫和飘尘的联合作用，可促使肺泡纤维增生，如果增生范围波及广泛，形成纤维性病变，发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。不同浓度的二氧化硫对人体影响见表1.4。表1.4 二氧化硫对人体的影响五、含氧碳氢化合物
内燃机车排出的烟气中有未燃或部分未燃的碳氢化合物，它会以气体的形式与氮氧化物一起在阳光作用下发生光化学反应，产生光化学烟雾，引起呼吸道疾病和眼睛发炎。对植物、材料也有破坏作用，甚至影响可见度。而且一些高分子芳族碳氢化合物是致癌物质。六、粉 尘
粉尘即漂浮在空气中的所有微小颗粒。根据这些颗粒物的不同，粉尘种类有很多，如石英（主要含二氧化硅）粉尘、动植物性粉尘（棉花、棉织物、亚麻、毛和绒毛的粉尘）以及碳类粉尘等等。根据颗粒物的大小又将那些能够进入呼吸道的粉尘叫做呼吸性粉尘，呼吸性粉尘连同不能进入呼吸道的粉尘一起称为总粉尘。
粉尘对人体的危害主要表现为如下几个方面。（1）对呼吸道黏膜的局部刺激作用
沉积于呼吸道内的颗粒物，产生诸如黏膜分泌机能亢进等保护性反应，继而引起一系列呼吸道炎症，严重时引起鼻黏膜糜烂，溃疡。（2）中毒
颗粒物在环境中的迁移过程可能吸附和富集空气中的其他化学物质，或和其他颗粒物发生表面组分交换。表面的化学毒性物质主要是重金属和有机废物，在人体内直接被吸收产生中毒反应。（3）变态反应
有机粉尘如棉、麻等及吸附着有机物的无机粉尘，引起支气管哮喘和鼻炎等。（4）感染
在空气中长时间停留的粉尘，会携带多种病原菌，经吸入引起人体感染。（5）致纤维化
长期吸入矽尘、石棉尘可引起进行性、弥漫性和纤维细胞和胶原纤维增生为主的肺间质纤维化，从而发生尘肺病，这是粉尘生产现场人员最容易发生的职业病之一。其中，粉尘在肺泡里的沉积量是发生尘肺病的首要条件。粉尘粒径越小、表面活性越大、所带电荷越多、越容易在肺泡内沉积。其次，粉尘中的游离二氧化硅（不与其他元素化合物结合在一起的二氧化硅）含量越高，发病时间越短，病变发展越快，危害越大。再次，作业场所中粉尘的浓度越高、有尘作业的劳动强度越大、接触粉尘的时间越长，粉尘的吸入量就越多，就越容易得尘肺病。
随着人们对粉尘危害认识的深入，世界各国开始制定和不断完善有关粉尘的卫生标准。在美国国家标准中呼吸性粉尘浓度标准与呼吸性石英标准的关系见表1.5。表1.5 粉尘石英含量与呼吸性石英标准的关系
由表1.5可知，美国采用的呼吸性粉尘浓度标准虽然随着粉尘中石英含量的不同而有所不同，但其呼吸性石英标准且为一定值即>30.1mg/m 。
上述有害气体对人体的危害汇总见表1.6。如果这些有害气体不及时排除，将会对列车乘务人员、旅客和隧道作业人员产生很大危害。表1.6 隧道内有害气体对人体的危害第二节高海拔地区环境对隧道污染物的影响一、内燃机车废气排放
内燃机车废气排放是影响铁路隧道运营通风的主要因素，运营通风的目的是将内燃机车排放的有害气体浓度降到规定的标准以下。而有害气体浓度的大小关系到通风方式的选择和通风量的大小。22
拉日线设计机车机型为NJ 型，NJ 型内燃机车排放标准见表1.7，检测结果见表1.8。为便于比较，将东风4B型内燃机车运行工况下的排放量列于表1.9、表1.10，该成果通过了原铁道部组织的专家评审，可作为制订标准和进行通风设计的依据，见铁科技机〔1996〕27号文。机车柴油机标定工况污染物排放量及限制标准见表1.11，与国标TB /2783—97和UIC的对比可以看出，国内外柴油机排放量已趋于一致。
内燃机车排出的烟气成分很复杂，是柴油在高温、高压下进行燃烧时产生各种成分的混合体，在不同工况下工作，排出的烟气会有很X大不同。一般内燃机车烟气中主要有害成分有氮氧化物（NO ），一22氧化碳（CO），二氧化碳（CO ），二氧化硫（SO ），含氧碳氢化合物（如甲醛、乙醛）以及未燃烧充分的燃料微粒所形成的烟类等。这些污染物对人体有较大危害，其危害性见表1.6。2表1.7 NJ 型内燃机车排放标准注：试验时，按照FRA49CFR92标准进行测试。柴油机的润滑油和燃油应满足M1-00102的规定要求。表中数值为机车总排放量，包括柴油机、牵引机车、辅助电机等（不包括制动机车）设备排放量。2表1.8 NJ 型内燃机车排放指标检测值表1.9 大连厂东风4B型（造）16V240ZJB柴油机运行工况测得的排放值（1993.9）表1.10 戚墅偃厂东风4B型（修）16V240ZJB柴油机运行工况测得的排放值（1993.11）注：*超过部标规定限度。表1.11 机车柴油机标定工况污染物排放量及限制标准续上表注：本表摘自铁科技机〔1996〕27号文件。UIC为国际铁路联盟。TB/T 2783—97铁路牵引用柴油机排放污染物限制标准。
根据《铁路隧道运营通风设计规范》（TB 10068—2010），内燃机车牵引的运营隧道内空气卫生标准应满足下列要求：列车通过隧道>3X后15min以内，空气中CO浓度小于30mg/m ，NO 浓度应小于>3X10mg/m 。由于NO 难以准确直接检测，因此，规范规定在测定XX2NO 浓度时，采用真空采样Saltzman法，使NO 全部转化成NO ，XX得到NO 浓度，即得到内燃机废气中主要污染物指标NO 的浓度。X
实践表明，当采用通风方法使隧道内NO 的浓度达到卫生标准时，CO的浓度自然满足卫生标准的要求，所以隧道通风设计应以XNO 浓度达标为设计依据。由于有害气体对人体的危害既与气体浓度有关，也与接触时间有关。而该标准只限制了容许浓度，而未限制容许浓度下持续接触的时间，没有反映列车通过隧道后，隧道内维修、养护人员接触有害气体的持续时间与浓度大小的关系。故对隧道内有害气体的防治缺乏指导作用。二、高原恶劣的自然环境增加了许多职业病的危害因素
例如，高原低氧环境会导致发生职业性高原病，发生尘肺病的几率升高；高原低氧环境与毒物的联合作用易导致人体对有毒物质敏感性增强、耐受力降低，易发生职业中毒；高原低氧环境易发生高温、噪声、振动、电离辐射等其他职业危害。列车在该特殊的高原环境中运营时，相对于平原地区而言，隧道内有害气体的危害程度被扩大，目前没有适合于这种特殊地理环境和气候条件的相关规范和标准。无论对机车污染物的排放、对旅客列车的室内环境品质、对隧道检修人员的身体健康的影响，都是值得探讨的问题。（1）低气压、缺氧
根据中国科学院大气物理研究所多年研究成果，含氧量随着海拔高度的增加迅速减小，在海拔3000m高度上，含氧量只有海平面的73％。在海拔4000m高度上，含氧量只有海平面的66％，具体数值参见表1.12。表1.12 海拔高度与含氧量的关系（2）平均气温低
青藏高原年平均气温均在0℃以下，极端高温可达25℃～26℃，极端低温可达-45℃～-36℃。海拔4500m以上区域夏季最大温差达22℃。（3）风速大
在青藏高原，随着海拔高度的增加，地面风速日较差也迅速增大，日风速较差从海拔3500～5000m大约增加4～5倍，即下午的风速为上午风速的4～5倍，不同海拔高度日风速较差见表1.13。表1.13 不同海拔高度日风速较差三、高海拔地区气候对隧道内污染物浓度的影响主要有以下三方面（1）污染物浓度增大造成的负面影响
一方面，污染物浓度在低压环境下会增大，有研究显示，在高原低压环境下，多种污染物受其影响，当大气压由标准大气压降至274981Pa（0.74atm）时，物理性来源的CO含量增加。NO和NO 初始浓度增加了近10倍。另一方面，低压缺氧气候导致内燃机效率下降，牵引力降低，燃料的不充分燃烧导致废气污染加重。原铁道部产2品质量监督检验中心机车车辆检验站作为NJ 型内燃机车综合性能验收试验的承担单位与上海沪江柴油机排放检测科技有限公司共同合作，于2006年8月分别在格尔木（海拔2828m）和唐古拉山（海拔25072m）对NJ 型内燃机车进行了排放测量，实测值均低于合同限值，结果见表1.14。因此，高原气候中的低压缺氧环境对污染物的产生非常不利，但这种影响在选定机车时已经解决。表1.14 排放指标检测值（2）污染物危害程度扩大产生的负面影响
实践证明，绝大多数人在青藏高原环境下会出现不同程度的高原反应，比如：头痛、乏力、嗜睡、气短等，有些人还会出现嘴唇发紫、精神亢奋等。高原反应使得人体抵抗污染物能力的阈值降低，所谓的阈值是指人体对某些毒物具有一定的自我清除能力或在某一浓度下污染物产生的毒害作用可以忽略。人体吸收污染物剂量计算公式为：D=CVt （1.2）式中 D——人体吸入污染物的量，mg；>3
C——污染物的浓度，mg/m ；>3
V——呼吸速率，m /h，随年龄、活动方式、所处环境不同而有差异；
t——暴露时间，h。
根据原铁道部劳动卫生研究所推荐的工人短时间内一次接触平均>3X浓度在30mg/m 以内的NO 不超过30min，不致发生急性影响进行>3计算。可知在C=30mg/m ，t=30min条件下，人体吸收污染物的剂量与呼吸速率成正比。正常成人呼吸频率约16～18次/min。而在4800m的高原环境下移居者的男性呼吸频率为23.63次/min。高原环境下人的呼吸频率约为平原环境的1.3～1.5倍，说明在相同时间、相同污染物浓度下进行工作，高原环境下人体吸入的污染物剂量约是平原环境的1.3～1.5倍，污染物的危害程度被扩大。因此，青藏高原高海拔气候对人体抵抗污染物毒害产生不利影响比平原地区扩大了1.3～1.5倍。（3）隧道外自然风有利于污染物扩散
常年大风是高海拔地区气候的主要特点，隧道所在山区的风向风速又往往受地形的影响，与平原地区有着很大的差别，峡谷自然风对污染物扩散有着重要的正面影响。隧道内运营通风采用自然通风，就是不用风机等设备，完全依靠列车的活塞风与自然风共同作用，将污染空气排出隧道。当活塞风与自然风方向相同时，自然风有推助力作用，净化空气较快；当两者方向不同时，自然风对活塞风作用有消减影响，使得净化空气时间增长，但当列车通过隧道后，反向自然风就会将污染物反推出隧道，同样能起到净化空气的作用。
根据陈定梅等对泽当、贡嘎、琼结三个气象站建站以来的地面气象数据进行分析，雅江中游河谷地区每年都会有大风天气出现，全年最多大风日数达172d。以日喀则为例，全年大风日数59.5d，冬半年占全年的83.7％；全年≥5.0m/s起沙风历时754.2h，冬半年占全年的90.4％。并且午后出现峡谷风的频率很高。历年最大风速可达到25m/s（泽当1995年1月17日），20世纪90年代至今（除1995年外），均小于15m/s，平均风速为2.8m/s。日风速较差从海拔3500～5000m大约增加4～5倍，即下午的风速为上午风速的4～5倍。
不管隧道内的自然风风向为正向还是反向，当列车出隧道后，在下趟列车进入隧道前，较大的风速能将污染物较快推移出隧道。因此，高原气候下的大风环境对污染物的扩散产生有利影响。第三节高海拔内燃牵引隧道运营通风标准
国内现行隧道运营通风相关规范中有关有害气体允许浓度的规定针对低海拔地区，未针对在高海拔地区（海拔>3000m），国内其他行业相关规范（标准）规定的某些有害气体最高容许浓度比国外标准要求高。因此，有必要根据低海拔的隧道通风标准和已建成的高海拔隧道的运营通风情况，考虑高海拔地区自然风速大、隧道局部地段岩温较高、缺氧造成燃烧不完全，内燃机车有害气体排放浓度大等特点，制定高海拔隧道运营通风标准。一、《铁路隧道运营通风设计规范》（TB 10068—2010）卫生标准的制订依据X2
该规范NO （换算成NO ）浓度的卫生标准是根据《铁路运营隧道空气中机车废气容许浓度和测试方法》（TB/T 1912—2005）制订的。其他指标的制订依据《矿山安全条例》第六节第五十一条：在工人作业地点的空气中，有害物质的容许浓度不得超过《工业企业设计卫生标准》（GBZ 1—2002）的规定。而《工业企业设计卫生标准》第5.1.3条规定：工作场所有害物质浓度达到《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ 2—2002）要求（表1.15），《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ 2—2002）限定了高海拔工作场所CO气体最高容许浓度（MAC）。表1.15 工作场所空气中有毒物质容许浓度注：*指时间加权平均容许浓度的接触上限值。《工作场所有害因素职业接触限值》规范性附录正确使用说明指出：工作场所中有毒物质的浓度必须控制在最高容许浓度以下，不容许超过此限值。工作时间不足8h者，仍以8h计。对浓度变化较大的工作地点，进行监测评价（一般采集接触15min的空气样品；接触时间短于15min时，以15min的时间加权平均浓度计算）。
杨磊，易桂林指出：短时间接触是指接触每次不得超过15min，每天不超过4次，两次接触的间隔至少60min。2002年，全国卫生标准技术委员会、劳动卫生标准专业委员会将《工业企业设计卫生标准》（TJ 36—79）修订为两个强制性标准，即《工业企业设计卫生标准》（GBZ 1—2002）和《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ 2—2002）。对非高原地区，放弃了最高容许浓度（MAC）指标，采用时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度和最高容许浓度等指标。2007年又将《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ 2—2002）分为《工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》（GBZ 2.1）和《工作场所有害因素职业接触限值—物理因素》（GBZ 2.2）。现行的行业标准除《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423—2006）外，均与现行国家标准一致。这说明修改行业卫生标准受到国内、国外不同标准的影响。X
实践表明，当通风措施使隧道内NO 浓度达到卫生标准时，CO的浓度自然满足卫生标准。
分析原铁道部标准《铁路运营隧道空气中机车废气容许浓度和测试方法》（TB/T 1912—2005）和《铁路隧道运营通风设计规范》X（TB 10068—2010）可知，即使每次列车出洞后，隧道内CO和NO 的浓度都在15min内由高峰浓度降至规定限值以下，也无法保证隧道X内CO和NO 的日平均浓度和15min加权平均浓度一定满足《铁路运营隧道空气中机车废气容许浓度和测试方法》（TB/T 1912—2005）的规定（表1.16），因此也就无法保证隧道养护工人的身体健康。表1.16 铁路运营隧道空气中内燃牵引机车废气容许浓度
原铁道部劳动卫生研究所工业毒物研究室在《关于运营隧道内空气中内燃机车废气容许浓度的建议》中提出：根据铁路运营隧道内工人在隧道内间断和波动性接触有害废气的特点，建议采用工作日平均浓度作为隧道内废气的卫生学标准，只要废气不超过工作日平均浓度，可容许接触短暂的高峰浓度，但要控制高峰持续时间和连续多次高峰的出现。从战备需要出发，提出一次通车30min的容许浓度，以防急性中毒事故的发生。
对长隧道和运输较繁忙的隧道，达到15min加权允许浓度未必达到日平均浓度。影响养路工身体健康的有害浓度应该是日平均浓度。长期以来，国内在铁路隧道、公路隧道、煤矿、冶金、矿山等相关劳动卫生安全规范中所采用的是最高容许浓度，要求工作地点有害气体一个工作日内任何时间均不得超过的规定的浓度。这与《工业企业设计卫生标准》（TJ 36—79）的规定是一致的。然而，当今某些发达国家的卫生标准制订速度快、数量多，我国的劳动卫生标准数量较少，且规定的劳动卫生标准大多数偏严（表1.17和表1.18）。2二、NO 气体最高容许浓度2
1.NO 浓度职业接触限值（表1.17）2表1.17 部分国家NO 浓度职业接触限值对比表2
由表1.17可知，我国对8h平均NO 浓度规定较严格，美国、日2本、德国等国未规定NO 的8h平均浓度，只规定了短时间平均浓度及上限值标准。2
2.NO 对健康安全的影响>32
NO 浓度为53.4mg/ 时鼻腔和呼吸道黏膜出现明显的刺激反>3应，可引起咳嗽及喉头、胸部的烧灼感，在411～617mg/m 下暴露30～60min，可导致呼吸道阻塞，出现呼吸困难、紫绀等症状，甚至因窒息死亡。2
按照NO 毒理性研究成果分析及国内外标准，即使在高原地区，>32NO 浓度为5～8mg/m 也能满足人体生理卫生健康的要求。因为氮223氧化物气体除了NO 外，还有NO和N O 等，这些氮氧化物气体混22合后，对人体的影响就没有纯NO 影响大。当然，只有对NO 严格规定，才能保证施工管理人员和作业人员的健康。三、CO气体最高允许浓度
1.国内外CO职业接触限值（表1.18）
表1.19为国内铁路、公路隧道施工规范（简称“隧规”）中的规定与其他国家、地区及国际类似标准的对比。由表1.19看出，各国制定的CO容许浓度有所不同，尚无统一标准。在低海拔地区，我国CO最高容许浓度比国外严格。表1.18 CO气体职业接触限值国内外对比表表1.19 不同国家和地区规范对CO最高容许浓度规定的比较
2.国外对CO最高容许浓度规定
此外，美国国家科学研究理事会毒理委员会就曾向美国海军推荐应急标准：在CO浓度为200ppm、400ppm、800ppm、1500ppm时，可暴露时间分别为24h，60min，30min，10min。在该标准范围内，可能使机体不适，但易于恢复，但此种浓度不应反复暴露。前苏联规>3定CO容许浓度工作时间不超过1h为50mg/m ；30min以内为100mg/>3>3m ；15min为200mg/m 。我国1963年制定的CO容许浓度为30mg/>3>3>3m ；1h以内CO最高容许浓度为50mg/m ；30min为100mg/m ；>3>315min为200mg/m ；5min为600mg/m 。
3.CO对健康安全的影响
研究表明，当人体暴露于100ppmCO浓度环境中，2.5h以内无任何影响；暴露于80ppmCO浓度环境中，16h才会出现较轻恶心、头晕症状，若CO浓度降至50ppm后，人体的不适感也会随之减轻或消失。而作业人员在隧道中工作时间为小于8h。可以认为80ppm满足作业卫生健康要求。四、粉尘容许浓度
前苏联1971年公布的《工业企业设计卫生标准》（CH-245-71）中有关粉尘的相关规定见表1.20。3表1.20 前苏联有关粉尘最高容许浓度的规定（mg/m ）
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]