ISO/FDIS 23431

Measurement of road tunnel air quality

Mesurage de la qualité de l'air du tunnel routier

Zunanji zrak - Merjenje kakovosti zraka v cestnih tunelih

Standards Content (sample)

SLOVENSKI STANDARD
kSIST ISO/FDIS 23431:2021
01-februar-2021
Zunanji zrak - Merjenje kakovosti zraka v cestnih tunelih
Measurement of road tunnel air quality
Mesurage de la qualité de l'air du tunnel routier
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO/FDIS 23431
ICS:
13.040.20 Kakovost okoljskega zraka Ambient atmospheres
93.060 Gradnja predorov Tunnel construction
kSIST ISO/FDIS 23431:2021 en

2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

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FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 23431
ISO/TC 146/SC 3
Measurement of road tunnel air quality
Secretariat: ANSI
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2020­12­10
Voting terminates on:
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OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
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LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020
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Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Test parameter — Air speed and flow direction .................................................................................................................. 3

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

4.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 3

4.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................... 4

4.3.1 Instrument ............................................................................................................................................................................ 4

4.3.2 Reference path length measurement device (open path instruments only) ............... 4

4.3.3 Transfer standard flow sensor ............................................................................................................................. 4

4.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................... 4

4.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................... 5

4.5.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

4.5.2 Measurement path length (open path instruments only) ............................................................ 5

4.5.3 Initial check .......................................................................................................................................................................... 5

4.5.4 Cross­section calibration .......................................................................................................................................... 6

4.5.5 Zero check .............................................................................................................................................................................. 6

4.5.6 System component check ......................................................................................................................................... 6

4.5.7 Operational precision check .................................................................................................................................. 7

4.6 Maintenance .............................................................................................................................................................................................. 8

4.6.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

4.6.2 On site checks ..................................................................................................................................................................... 8

4.7 Calculation and expression of results.................................................................................................................................. 8

4.8 Measurement uncertainty ............................................................................................................................................................. 9

5 Test parameters — Carbon monoxide, nitric oxide and nitrogen dioxide ...............................................9

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 9

5.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 9

5.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................10

5.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................10

5.3.2 Reference barometer .................................................................................................................................................11

5.3.3 Reference thermometer ..........................................................................................................................................11

5.3.4 Reference path length measurement device (for open path instruments only) ....11

5.3.5 Reference flow through calibration cell length measurement device (for

open path instruments only) ..............................................................................................................................11

5.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................12

5.4.1 Open path instruments............................................................................................................................................12

5.4.2 Single point instruments ........................................................................................................................................12

5.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................13

5.5.1 General...................................................................................................................................................................................13

5.5.2 Open path instruments............................................................................................................................................13

5.5.3 Single point instruments ........................................................................................................................................14

5.5.4 Measurement path length (for open path instruments only) ................................................15

5.5.5 Flow through calibration cell length (for open path instruments only) .......................15

5.5.6 Temperature and pressure checks ................................................................................................................15

5.5.7 Zero air ..................................................................................................................................................................................15

5.5.8 Reference test atmosphere ..................................................................................................................................15

5.5.9 Zero check ...........................................................................................................................................................................16

5.5.10 Zero calibration ..............................................................................................................................................................16

5.5.11 Span check ..........................................................................................................................................................................17

5.5.12 Span calibration .............................................................................................................................................................17

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ISO/FDIS 23431:2020(E)

5.5.13 Multipoint precision check ..................................................................................................................................18

5.5.14 System component check ......................................................................................................................................18

5.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................19

5.6.1 General...................................................................................................................................................................................19

5.6.2 Cleaning of optical interfaces .............................................................................................................................19

5.6.3 Light source/electrochemical cell replacement ................................................................................19

5.6.4 Optical alignment .........................................................................................................................................................19

5.7 Calculation and expression of results...............................................................................................................................20

5.8 Measurement uncertainty ..........................................................................................................................................................20

6 Testing parameter — visibility ...........................................................................................................................................................20

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................20

6.2 Principle .....................................................................................................................................................................................................21

6.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................22

6.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................22

6.3.2 Reference path length measurement device .................. .......................................................................23

6.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................23

6.4.1 Transmissometer ..........................................................................................................................................................23

6.4.2 Scattered light instrument ....................................................................................................................................24

6.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................24

6.5.1 General...................................................................................................................................................................................24

6.5.2 Zero check ...........................................................................................................................................................................25

6.5.3 Span check ..........................................................................................................................................................................25

6.5.4 Zero and span calibration .....................................................................................................................................25

6.5.5 Multipoint precision check ..................................................................................................................................25

6.5.6 System component check ......................................................................................................................................26

6.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................26

6.6.1 General...................................................................................................................................................................................26

6.6.2 Cleaning of optical interfaces .............................................................................................................................27

6.6.3 Light source replacement ......................................................................................................................................27

6.6.4 Transmissometer optical alignment ............................................................................................................27

6.7 Calculation and expression of results...............................................................................................................................27

6.8 Measurement uncertainty ..........................................................................................................................................................27

7 Quality assurance and control.............................................................................................................................................................28

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................28

7.2 Instrument log ......................................................................................................................................................................................28

7.3 Data acquisition and transfer ..................................................................................................................................................28

7.4 Data validation .....................................................................................................................................................................................28

8 Test report ................................................................................................................................................................................................................29

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................31

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Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non­governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 3,

Ambient atmospheres, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)

Technical Committee CEN/TC216, Gas detectors, in accordance with the Agreement on technical

cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO/FDIS 23431:2020(E)
Introduction

The objective of this document is to provide road tunnel owners and operators with standard methods

for checking and calibrating instruments used in road tunnels to continuously monitor air speed,

carbon monoxide (CO), nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO ) concentrations and visibility.

Data from these instruments enables tunnel operators to manage the ventilation system in real time or

to take emergency measures (e.g. closure to traffic).

This document has been developed as a performance­based standard that allows for use of a number

of direct-reading instruments. Statements expressed in mandatory terms in notes to tables and figures

are deemed to be requirements of this document.

In order to improve traffic flow in central business districts and through sensitive environments, road

tunnels are increasingly used throughout the world to achieve the desired outcomes. There are a large

number of tunnels in operation, with a number of others in the planning stages.

Road tunnel projects are subject to environmental and/or planning approval conditions by regulatory

authorities that specify the parameters to be monitored in-tunnel, typically including air speed, CO, NO,

NO and visibility, with NO measured as a surrogate for NO , with, historically, 10 % of total nitrogen

2 2

oxides assumed to be NO . However, this assumption is no longer considered appropriate, given the

increased proportion of diesel fuelled vehicles in vehicle fleets. It can also be a requirement that the

tunnel ventilation system is controlled to:

a) reduce CO and NO concentrations within the tunnel environment to enable conformance with in­

tunnel air quality criteria for various averaging periods;
b) prevent or reduce portal emissions and resultant environmental impacts;
c) ensure appropriate visibility for different tunnel operating conditions; and

d) control smoke and improve the self-rescue time and security of tunnel users in emergency

situations such as fires.

Conformance with in-tunnel air quality criteria is typically determined by averaging measured CO and

measured or estimated NO concentrations from a number of instruments located on possible travel

paths throughout the tunnel system.

The number of instruments required to adequately characterise the tunnel environment is dependent

on a number of factors, including:
a) tunnel length and number of gradient changes and entry and exit ramps;
b) volume of traffic and types of vehicles;
c) exhaust ventilation system flowrate and control regime; and
d) regulatory requirements.

Consequently, this aspect is not addressed in this document. It is noted, however, that computational

fluid dynamics modelling can be used as a design tool to assist in the placement of instruments,

ensuring that indicative maximum and average concentrations are measured.
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kSIST ISO/FDIS 23431:2021
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 23431:2020(E)
Measurement of road tunnel air quality
1 Scope

This document describes methods for determining air speed and flow direction, CO, NO and NO

concentrations and visibility in road tunnels using direct-reading instruments. This document

specifically excludes requirements relating to instrument conformance testing.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 5802, Industrial fans — Performance testing in situ

ISO 6145, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic methods

ISO 10780, Stationary source emissions — Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams

in ducts

ISO/IEC Guide 98­3, Uncertainty of measurement — Guide 98-3: 2008 Part 3: Guide to the expression of

uncertainty in measurement

ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
calibration

set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between the value indicated

by a measuring instrument and the corresponding known value of a reference standard

3.2
certified reference material

reference material, characterized by a metrologically valid procedure for one or more specified

properties, accompanied by a reference material certificate that provides the value of the specified

property, its associated uncertainty, and a statement of metrological traceability

3.3
check
confirmation of acceptable instrument response, without adjustment
3.4
fall time

time interval, after a step decrease in input concentration, between initial instrument response and

10 % of initial instrument response
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ISO/FDIS 23431:2020(E)
3.5
full scale
nominated maximum concentration for which an instrument has been calibrated

Note 1 to entry: The full scale (FS) is selected to cover the normal range of values expected in the sampling

environment.
3.6
interference equivalent

positive or negative instrument response caused by a substance other than the one being measured

3.7
linearity

deviation of an instrument’s output from a linear best fit line when subjected to varying reference test

atmospheres
3.8
lower detectable limit

minimum pollutant concentration that produces a signal of exactly three times the repeatability

standard deviation
Note 1 to entry: See ISO 5725-1.
3.9
parameter
one of the characteristics related to an air sample

EXAMPLE Concentration of pollutant or other quantifiable property (e.g. air speed).

3.10
ppm
parts per million

ratio expressing the volume of gaseous pollutant contained in 1 000 000 volumes of atmosphere

Note 1 to entry: It may be expressed in terms of millilitres per cubic metre as the values are identical. Alternatively,

it is one million times the ratio of the partial pressure of gaseous pollutant to the pressure of the atmosphere in

which it is contained.
3.11
precision

variation about the mean of repeated measurements of the same pollutant concentration on the same

instrument, expressed as one standard deviation about the mean
3.12
range
nominal minimum and maximum concentrations that a method is capable of measuring

Note 1 to entry: The nominal range is specified by the lower and upper range limits in concentration units, e.g. 0

to 250 ppm.
3.13
reference test atmosphere

test atmosphere containing a known concentration of pollutant, typically generated by diluting the

contents of a cylinder containing a gaseous certified reference material (3.2)
3.14
rise time

time interval, after a step increase in input concentration, between the instrument initial response and

90 % of the final instrument response
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ISO/FDIS 23431:2020(E)
3.15
road tunnel

any fully enclosed length of roadway with a minimum length ranging between 90 m and 150 m

EXAMPLE National Fire Protection Association and UK Design Manual for Roads and Bridges.

3.16
span drift

percentage change in the instrument response to an on­scale pollutant concentration over a period of

continuous unadjusted operation
3.17

measurement of expanded uncertainty at a confidence interval of 95 % according to ISO/IEC Guide 98-3

3.18
zero air

air free from contaminants likely to cause a detectable response on the test instrument

3.19
zero drift

change in the instrument response to a zero­pollutant concentration over a period of continuous

unadjusted operation
4 Test parameter — Air speed and flow direction
4.1 General
Clause 4 des
...

FINAL
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Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Test parameter — Air speed and flow direction .................................................................................................................. 3

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

4.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 3

4.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................... 4

4.3.1 Instrument ............................................................................................................................................................................ 4

4.3.2 Reference path length measurement device (open path instruments only) ............... 4

4.3.3 Transfer standard flow sensor ............................................................................................................................. 4

4.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................... 4

4.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................... 5

4.5.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

4.5.2 Measurement path length (open path instruments only) ............................................................ 5

4.5.3 Initial check .......................................................................................................................................................................... 5

4.5.4 Cross­section calibration .......................................................................................................................................... 6

4.5.5 Zero check .............................................................................................................................................................................. 6

4.5.6 System component check ......................................................................................................................................... 6

4.5.7 Operational precision check .................................................................................................................................. 7

4.6 Maintenance .............................................................................................................................................................................................. 8

4.6.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

4.6.2 On site checks ..................................................................................................................................................................... 8

4.7 Calculation and expression of results.................................................................................................................................. 8

4.8 Measurement uncertainty ............................................................................................................................................................. 9

5 Test parameters — Carbon monoxide, nitric oxide and nitrogen dioxide ...............................................9

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 9

5.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 9

5.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................10

5.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................10

5.3.2 Reference barometer .................................................................................................................................................11

5.3.3 Reference thermometer ..........................................................................................................................................11

5.3.4 Reference path length measurement device (for open path instruments only) ....11

5.3.5 Reference flow through calibration cell length measurement device (for

open path instruments only) ..............................................................................................................................11

5.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................12

5.4.1 Open path instruments............................................................................................................................................12

5.4.2 Single point instruments ........................................................................................................................................12

5.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................13

5.5.1 General...................................................................................................................................................................................13

5.5.2 Open path instruments............................................................................................................................................13

5.5.3 Single point instruments ........................................................................................................................................14

5.5.4 Measurement path length (for open path instruments only) ................................................15

5.5.5 Flow through calibration cell length (for open path instruments only) .......................15

5.5.6 Temperature and pressure checks ................................................................................................................15

5.5.7 Zero air ..................................................................................................................................................................................15

5.5.8 Reference test atmosphere ..................................................................................................................................15

5.5.9 Zero check ...........................................................................................................................................................................16

5.5.10 Zero calibration ..............................................................................................................................................................16

5.5.11 Span check ..........................................................................................................................................................................17

5.5.12 Span calibration .............................................................................................................................................................17

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5.5.13 Multipoint precision check ..................................................................................................................................18

5.5.14 System component check ......................................................................................................................................18

5.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................19

5.6.1 General...................................................................................................................................................................................19

5.6.2 Cleaning of optical interfaces .............................................................................................................................19

5.6.3 Light source/electrochemical cell replacement ................................................................................19

5.6.4 Optical alignment .........................................................................................................................................................19

5.7 Calculation and expression of results...............................................................................................................................20

5.8 Measurement uncertainty ..........................................................................................................................................................20

6 Testing parameter — visibility ...........................................................................................................................................................20

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................20

6.2 Principle .....................................................................................................................................................................................................21

6.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................22

6.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................22

6.3.2 Reference path length measurement device .................. .......................................................................23

6.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................23

6.4.1 Transmissometer ..........................................................................................................................................................23

6.4.2 Scattered light instrument ....................................................................................................................................24

6.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................24

6.5.1 General...................................................................................................................................................................................24

6.5.2 Zero check ...........................................................................................................................................................................25

6.5.3 Span check ..........................................................................................................................................................................25

6.5.4 Zero and span calibration .....................................................................................................................................25

6.5.5 Multipoint precision check ..................................................................................................................................25

6.5.6 System component check ......................................................................................................................................26

6.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................26

6.6.1 General...................................................................................................................................................................................26

6.6.2 Cleaning of optical interfaces .............................................................................................................................27

6.6.3 Light source replacement ......................................................................................................................................27

6.6.4 Transmissometer optical alignment ............................................................................................................27

6.7 Calculation and expression of results...............................................................................................................................27

6.8 Measurement uncertainty ..........................................................................................................................................................27

7 Quality assurance and control.............................................................................................................................................................28

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................28

7.2 Instrument log ......................................................................................................................................................................................28

7.3 Data acquisition and transfer ..................................................................................................................................................28

7.4 Data validation .....................................................................................................................................................................................28

8 Test report ................................................................................................................................................................................................................29

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................31

iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 23431:2020(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non­governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 3,

Ambient atmospheres, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)

Technical Committee CEN/TC216, Gas detectors, in accordance with the Agreement on technical

cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 23431:2020(E)
Introduction

The objective of this document is to provide road tunnel owners and operators with standard methods

for checking and calibrating instruments used in road tunnels to continuously monitor air speed,

carbon monoxide (CO), nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO ) concentrations and visibility.

Data from these instruments enables tunnel operators to manage the ventilation system in real time or

to take emergency measures (e.g. closure to traffic).

This document has been developed as a performance­based standard that allows for use of a number

of direct-reading instruments. Statements expressed in mandatory terms in notes to tables and figures

are deemed to be requirements of this document.

In order to improve traffic flow in central business districts and through sensitive environments, road

tunnels are increasingly used throughout the world to achieve the desired outcomes. There are a large

number of tunnels in operation, with a number of others in the planning stages.

Road tunnel projects are subject to environmental and/or planning approval conditions by regulatory

authorities that specify the parameters to be monitored in-tunnel, typically including air speed, CO, NO,

NO and visibility, with NO measured as a surrogate for NO , with, historically, 10 % of total nitrogen

2 2

oxides assumed to be NO . However, this assumption is no longer considered appropriate, given the

increased proportion of diesel fuelled vehicles in vehicle fleets. It can also be a requirement that the

tunnel ventilation system is controlled to:

a) reduce CO and NO concentrations within the tunnel environment to enable conformance with in­

tunnel air quality criteria for various averaging periods;
b) prevent or reduce portal emissions and resultant environmental impacts;
c) ensure appropriate visibility for different tunnel operating conditions; and

d) control smoke and improve the self-rescue time and security of tunnel users in emergency

situations such as fires.

Conformance with in-tunnel air quality criteria is typically determined by averaging measured CO and

measured or estimated NO concentrations from a number of instruments located on possible travel

paths throughout the tunnel system.

The number of instruments required to adequately characterise the tunnel environment is dependent

on a number of factors, including:
a) tunnel length and number of gradient changes and entry and exit ramps;
b) volume of traffic and types of vehicles;
c) exhaust ventilation system flowrate and control regime; and
d) regulatory requirements.

Consequently, this aspect is not addressed in this document. It is noted, however, that computational

fluid dynamics modelling can be used as a design tool to assist in the placement of instruments,

ensuring that indicative maximum and average concentrations are measured.
vi © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 23431:2020(E)
Measurement of road tunnel air quality
1 Scope

This document describes methods for determining air speed and flow direction, CO, NO and NO

concentrations and visibility in road tunnels using direct-reading instruments. This document

specifically excludes requirements relating to instrument conformance testing.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 5802, Industrial fans — Performance testing in situ

ISO 6145, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic methods

ISO 10780, Stationary source emissions — Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams

in ducts

ISO/IEC Guide 98­3, Uncertainty of measurement — Guide 98-3: 2008 Part 3: Guide to the expression of

uncertainty in measurement

ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
calibration

set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between the value indicated

by a measuring instrument and the corresponding known value of a reference standard

3.2
certified reference material

reference material, characterized by a metrologically valid procedure for one or more specified

properties, accompanied by a reference material certificate that provides the value of the specified

property, its associated uncertainty, and a statement of metrological traceability

3.3
check
confirmation of acceptable instrument response, without adjustment
3.4
fall time

time interval, after a step decrease in input concentration, between initial instrument response and

10 % of initial instrument response
© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/FDIS 23431:2020(E)
3.5
full scale
nominated maximum concentration for which an instrument has been calibrated

Note 1 to entry: The full scale (FS) is selected to cover the normal range of values expected in the sampling

environment.
3.6
interference equivalent

positive or negative instrument response caused by a substance other than the one being measured

3.7
linearity

deviation of an instrument’s output from a linear best fit line when subjected to varying reference test

atmospheres
3.8
lower detectable limit

minimum pollutant concentration that produces a signal of exactly three times the repeatability

standard deviation
Note 1 to entry: See ISO 5725-1.
3.9
parameter
one of the characteristics related to an air sample

EXAMPLE Concentration of pollutant or other quantifiable property (e.g. air speed).

3.10
ppm
parts per million

ratio expressing the volume of gaseous pollutant contained in 1 000 000 volumes of atmosphere

Note 1 to entry: It may be expressed in terms of millilitres per cubic metre as the values are identical. Alternatively,

it is one million times the ratio of the partial pressure of gaseous pollutant to the pressure of the atmosphere in

which it is contained.
3.11
precision

variation about the mean of repeated measurements of the same pollutant concentration on the same

instrument, expressed as one standard deviation about the mean
3.12
range
nominal minimum and maximum concentrations that a method is capable of measuring

Note 1 to entry: The nominal range is specified by the lower and upper range limits in concentration units, e.g. 0

to 250 ppm.
3.13
reference test atmosphere

test atmosphere containing a known concentration of pollutant, typically generated by diluting the

contents of a cylinder containing a gaseous certified reference material (3.2)
3.14
rise time

time interval, after a step increase in input concentration, between the instrument initial response and

90 % of the final instrument response
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/FDIS 23431:2020(E)
3.15
road tunnel

any fully enclosed length of roadway with a minimum length ranging between 90 m and 150 m

EXAMPLE National Fire Protection Association and UK Design Manual for Roads and Bridges.

3.16
span drift

percentage change in the instrument response to an on­scale pollutant concentration over a period of

continuous unadjusted operation
3.17

measurement of expanded uncertainty at a confidence interval of 95 % according to ISO/IEC Guide 98-3

3.18
zero air

air free from contaminants likely to cause a detectable response on the test instrument

3.19
zero drift

change in the instrument response to a zero­pollutant concentration over a period of continuous

unadjusted operation
4 Test parameter — Air speed and flow direction
4.1 General

Clause 4 describes continuous, direct-reading instruments for determining air speed and flow direction

in road tunnels. Providing the instrument performance is within the specifications given in Table 1,

alternate methods may be used within the context of this document.
4.2 Principle

Air speed and flow direction in modern road tunnels are typically measured using ultrasonic flow

sensors.

Ultrasonic sensor systems are based on the principle that the speed of air movement changes the transit

time of a sound pulse across a fixed distance, allowing calculation of the air speed and determination of

flow direction.

Instrument outputs may be used to control mechanical ventilation in a tunnel during both routine and

emergency operation.

The measurement of flow in road tunnels is important for emergency operation (e.g. vehicle fire),

enabling the control of air flow such that fumes
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 23431
ISO/TC 146/SC 3 Secretariat: ANSI
Voting begins on: Voting terminates on:
2020-04-09 2020-07-02
Measurement of road tunnel air quality
Mesure de la qualité de l'air du tunnel routier
ICS: 93.060; 13.040.20
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
This document is circulated as received from the committee secretariat.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 23431:2020(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 23431:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

below or ISO’s member body in the country of the requester.
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
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Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/DIS 23431:2020(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Test parameter — air speed and flow direction .................................................................................................................. 3

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

4.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 3

4.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................... 4

4.3.1 Instrument ............................................................................................................................................................................ 4

4.3.2 Reference path length measurement device .................. .......................................................................... 4

4.3.3 Transfer standard flow sensor ............................................................................................................................. 4

4.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................... 4

4.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................... 5

4.5.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

4.5.2 Measurement path length ........................................................................................................................................ 5

4.5.3 Initial check .......................................................................................................................................................................... 5

4.5.4 Zero check .............................................................................................................................................................................. 6

4.5.5 System component check ......................................................................................................................................... 6

4.5.6 Operational precision check .................................................................................................................................. 6

4.6 Maintenance .............................................................................................................................................................................................. 7

4.6.1 General...................................................................................................................................................................................... 7

4.6.2 On site checks ..................................................................................................................................................................... 7

4.7 Calculation and expression of results.................................................................................................................................. 8

4.8 Measurement uncertainty ............................................................................................................................................................. 8

5 Test parameters — carbon monoxide, nitric oxide and nitrogen dioxide ................................................8

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 8

5.2 Principle ........................................................................................................................................................................................................ 8

5.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................10

5.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................10

5.3.2 Reference barometer .................................................................................................................................................10

5.3.3 Reference thermometer ..........................................................................................................................................10

5.3.4 Reference path length measurement device .................. .......................................................................11

5.3.5 Reference flow through calibration cell length measurement device ............................11

5.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................11

5.5 Instrument checks and calibrations ..................................................................................................................................12

5.5.1 General...................................................................................................................................................................................12

5.5.2 Open path instruments............................................................................................................................................12

5.5.3 Single point instruments ........................................................................................................................................13

5.5.4 Measurement path length .....................................................................................................................................13

5.5.5 Flow through calibration cell length ............................................................................................................13

5.5.6 Temperature and pressure checks ................................................................................................................14

5.5.7 Zero air ..................................................................................................................................................................................14

5.5.8 Reference test atmosphere ..................................................................................................................................14

5.5.9 Zero check ...........................................................................................................................................................................14

5.5.10 Zero calibration ..............................................................................................................................................................15

5.5.11 Span check ..........................................................................................................................................................................15

5.5.12 Span calibration .............................................................................................................................................................16

5.5.13 Multipoint precision check ..................................................................................................................................17

5.5.14 System component check ......................................................................................................................................17

5.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................18

5.6.1 General...................................................................................................................................................................................18

© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 23431:2020(E)

5.6.2 Window clean ..................................................................................................................................................................18

5.6.3 Lamp change ....................................................................................................................................................................18

5.6.4 Optical alignment .........................................................................................................................................................18

5.7 Calculation and expression of results...............................................................................................................................18

5.8 Measurement uncertainty ..........................................................................................................................................................19

6 Testing parameter — visibility ...........................................................................................................................................................19

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................19

6.2 Principle .....................................................................................................................................................................................................19

6.3 Apparatus .................................................................................................................................................................................................20

6.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................20

6.3.2 Reference path length measurement device .................. .......................................................................21

6.4 Procedure .................................................................................................................................................................................................21

6.5 Instrument checks and calibrations .................................................................................................................................21

6.5.1 General...................................................................................................................................................................................21

6.5.2 Measurement path length .....................................................................................................................................22

6.5.3 Zero check ...........................................................................................................................................................................22

6.5.4 Span check ..........................................................................................................................................................................22

6.5.5 Zero and span calibration .....................................................................................................................................23

6.5.6 Multipoint precision check ..................................................................................................................................23

6.5.7 System component check ......................................................................................................................................23

6.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................24

6.6.1 General...................................................................................................................................................................................24

6.6.2 Window clean ..................................................................................................................................................................24

6.6.3 Lamp change ....................................................................................................................................................................24

6.6.4 Optical alignment .........................................................................................................................................................24

6.7 Calculation and expression of results...............................................................................................................................25

6.8 Measurement uncertainty ..........................................................................................................................................................25

7 Quality assurance and control.............................................................................................................................................................25

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................25

7.2 Instrument log ......................................................................................................................................................................................25

7.3 Data acquisition and transfer ..................................................................................................................................................26

7.4 Data validation .....................................................................................................................................................................................26

8 Test report ................................................................................................................................................................................................................26

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................28

iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/DIS 23431:2020(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www .iso .org/ directives

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received. www .iso .org/ patents

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/TC 146/SC3/WG22.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/DIS 23431:2020(E)
Introduction

The objective of this Standard is to provide regulatory and testing bodies with standard methods for

continuously monitoring air in road tunnels for air speed, carbon monoxide (CO), nitric oxide (NO) and

nitrogen dioxide (NO ) concentrations and visibility.

This Standard has been developed as a performance based Standard that allows for use of a number of

direct-reading instruments. Statements expressed in mandatory terms in notes to tables and figures

are deemed to be requirements of this Standard.

In order to improve traffic flow in central business districts and through sensitive environments, road

tunnels are increasingly used throughout the world to achieve the desired outcomes. There are a large

number of tunnels in operation, with a number of others in the planning stages.

Road tunnel projects are subject to environmental and/or planning approval conditions by regulatory

authorities that specify the parameters to be monitored in-tunnel, typically including air speed, CO, NO,

NO and visibility, with NO measured as a surrogate for NO , with, historically, 10% of total nitrogen

2 2

oxides assumed to be NO . However, this may no longer be a conservative assumption, given the

increased proportion of diesel fuelled vehicles in vehicle fleets. It can also be a requirement that the

tunnel ventilation system is controlled to :

a) reduce exposure to CO and NO concentrations within the tunnel, enabling conformity with criteria

for various averaging periods;
b) prevent or reduce portal emissions and resultant environmental impacts; and
c) ensure appropriate visibility for different tunnel operating conditions.

Compliance with the first requirement is typically determined by averaging CO and measured

or estimated NO concentrations from a number of instruments located on possible travel paths

throughout the tunnel system.

The number of instruments required to adequately characterise the tunnel environment is dependent

on a number of factors, including-
a) tunnel length and number of gradient changes and entry and exit ramps;
b) volume of traffic and types of vehicles;
c) exhaust ventilation system flowrate and control regime; and
d) regulatory requirements.

Consequently, this aspect is not addressed in this Standard. It is noted, however, that computational

fluid dynamics modelling could be used as a design tool to assist in the placement of instruments,

ensuring that indicative maximum and average concentrations are measured.
vi © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 23431:2020(E)
Measurement of road tunnel air quality
1 Scope

This Standard describes methods for determining air speed and flow direction, carbon monoxide

(CO), nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO ) concentrations and visibility in road tunnels using

direct-reading instruments. This Standard specifically excludes requirements relating to instrument

conformance testing.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

EN 14211, Ambient air - Standard method for the measurement of the concentration of nitrogen dioxide

and nitrogen monoxide by chemiluminescence

EN 14626, Ambient air - Standard method for the measurement of the concentration of carbon monoxide by

non-dispersive infrared spectroscopy

ISO 4224, Ambient air — Determination of carbon monoxide — Non-dispersive infrared spectrometric method

ISO 6145, Gas analysis — Preparation of calibration gas mixtures using dynamic methods

ISO 7996, Ambient air — Determination of the mass concentration of nitrogen oxides —

Chemiluminescence method

ISO/IEC Guide 98, Uncertainty of measurement — Guide 98-3: 2008 Part 3: Guide to the expression of

uncertainty in measurement (GUM: 1995)

ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

3 Terms and definitions
3.1
calibration

set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between the value indicated

by a measuring instrument and the corresponding known value of a reference standard

3.2
certified reference material

reference material, characterized by a metrologically valid procedure for one or more specified

properties, accompanied by a reference material certificate that provides the value of the specified

property, its associated uncertainty, and a statement of metrological traceability

3.3
check
confirmation of acceptable instrument response, without adjustment
3.4
fall time

the time interval, after a step decrease in input concentration, between initial instrument response and

10% of initial instrument response
© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/DIS 23431:2020(E)
3.5
full scale

the nominated maximum concentration for which an instrument has been calibrated. The full scale

(FS) is selected to cover the normal range of values expected in the sampling environment

3.6
interference equivalent

positive or negative instrument response caused by a substance other than the one being measured

3.7
linearity

the deviation of an instrument’s output from a linear best fit line when subjected to varying reference

test atmospheres
3.8
lower detectable limit

the minimum pollutant concentration that produces a signal of exactly three times the repeatability

standard deviation (e.g. ISO 5725-1)
3.9
parameter

one of the characteristics related to an air sample, for example, concentration of pollutant or other

quantifiable property (e.g. air speed)
3.10
parts per million (ppm)

a ratio expressing the volume of gaseous pollutant contained in 1 000 000 volumes of atmosphere. It

may be expressed in terms of millilitres per cubic metre as the values are identical. Alternatively, it is

one million times the ratio of the partial pressure of gaseous pollutant to the pressure of the atmosphere

in which it is contained
3.11
precision

variation about the mean of repeated measurements of the same pollutant concentration on the same

instrument, expressed as one standard deviation about the mean
3.12
range
nominal minimum and maximum concentrations that a method is capable of measuring

Note 1 to entry: The nominal range is specified by the lower and upper range limits in concentration units, e.g. 0

to 250 ppm.
3.13
reference test atmosphere

a test atmosphere containing a known concentration of pollutant, typically generated by diluting the

contents of a cylinder containing a gaseous certified reference material
3.14
rise time

the time interval, after a step increase in input concentration, between instrument initial response and

90% of final instrument response
3.15
road tunnel

any fully enclosed length of roadway with a minimum length ranging between 90 m (e.g. National Fire

Protection Association) and 150 m (e.g. UK Design Manual for Roads and Bridges)
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/DIS 23431:2020(E)
3.16
span drift

the percentage change in instrument response to an on-scale pollutant concentration over a period of

continuous unadjusted operation
3.17

a measurement of uncertainty at a confidence interval of 95% according to ISO/IEC Guide 98-3

3.18
zero air

air free from contaminants likely to cause a detectable response on the test instrument

3.19
zero drift

the change in instrument response to a zero pollutant concentration over a period of continuous

unadjusted operation
4 Test parameter — air speed and flow direction
4.1 General

This clause describes continuous, direct-reading instruments for determining air speed and flow

direction in road tunnels.
4.2 Principle

Air speed and flow direction in road tunnels are typically measured as average values over the tunnel

width using ultrasonic flow sensors, with transceiver pairs installed on opposing walls at an angle of

45° to 60° to the tunnel axis, at various locations along the tunnel length, including portals and exit

ramps. Single point ultrasonic flow sensors can also be used in road tunnels, however it should be

recognized that the potential for error in the instantaneous measurement of both air speed and flow

direction is increased due to turbulence created by vehicular traffic.

Ultrasonic sensor systems are based on the principle that the speed of air movement changes the transit

time of a sound pulse across a fixed distance, allowing calculation of the air speed and determination of

flow direction.

Instrument outputs are used to control the direction of operation and speed of the axial flow jet fans

installed on the roof of the tunnel. Depending on their location, the jet fans either assist the movement

of polluted air in the direction of traffic flow, typically towards the ventilation stack, or reduce or

eliminate pollutant emissions from the tunnel portals by creating air movement in the opposite

direction to traffic flow.

NOTE 1 Ultrasonic flow sensors are typically located high on tunnel walls; consequently the measured air

speed may not be representative of that for the overall tunnel cross-section.

NOTE 2 In order to eliminate potential measurement errors caused by variations in ultrasonic sound speed

due to temperature and pressure, the transceiver units need to be installed on each side of the tunnel wall, with

the transit time measured in both directions.
Providing the instrument performance is wit
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 23431
ISO/TC 146/SC 3
Mesurage de la qualité de l'air du
Secrétariat: ANSI
tunnel routier
Début de vote:
2020-12-10
Measurement of road tunnel air quality
Vote clos le:
2021-02-04
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 23431:2020(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Paramètre d’essai — Vitesse et sens du courant d’air ................................................................................................... 3

4.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 3

4.2 Principe ......................................................................................................................................................................................................... 3

4.3 Appareillage............................................................................................................................................................................................... 4

4.3.1 Instrument ............................................................................................................................................................................ 4

4.3.2 Dispositif de mesure référence de la longueur du trajet (instruments à

trajet ouvert uniquement) ....................................................................................................................................... 4

4.3.3 Capteur de débit étalon de transfert ............................................................................................................... 5

4.4 Mode opératoire .................................................................................................................................................................................... 5

4.5 Contrôles et étalonnages des instruments ...................................................................................................................... 5

4.5.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

4.5.2 Longueur du trajet de mesure (instruments à trajet ouvert uniquement) ................... 6

4.5.3 Contrôle initial ................................................................................................................................................................... 6

4.5.4 Étalonnage de section ........................................................................................................................................... ....... 6

4.5.5 Contrôle du zéro ............................................................................................................................................................... 7

4.5.6 Contrôle des composants du système ........................................................................................................... 7

4.5.7 Contrôle fonctionnel de la précision ............................................................................................................... 7

4.6 Maintenance .............................................................................................................................................................................................. 8

4.6.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 8

4.6.2 Contrôles sur site ............................................................................................................................................................. 9

4.7 Calcul et expression des résultats .......................................................................................................................................... 9

4.8 Incertitude de mesure ...................................................................................................................................................................... 9

5 Paramètres d’essai — Monoxyde de carbone, oxyde d’azote et dioxyde d’azote ............................10

5.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................10

5.2 Principe ......................................................................................................................................................................................................10

5.3 Appareillage............................................................................................................................................................................................11

5.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................11

5.3.2 Baromètre de référence ..........................................................................................................................................12

5.3.3 Thermomètre de référence ..................................................................................................................................12

5.3.4 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence (pour les

instruments à trajet ouvert uniquement) ...............................................................................................12

5.3.5 Dispositif de mesure de la longueur de référence de la cellule
d’étalonnage à débit continu (pour les instruments à trajet ouvert

uniquement) .....................................................................................................................................................................12

5.4 Mode opératoire .................................................................................................................................................................................13

5.4.1 Instruments de mesure à trajet ouvert ......................................................................................................13

5.4.2 Instruments de mesure en un seul point .................................................................................................14

5.5 Contrôles et étalonnages des instruments ...................................................................................................................14

5.5.1 Généralités .........................................................................................................................................................................14

5.5.2 Instruments de mesure à trajet ouvert ......................................................................................................14

5.5.3 Instruments de mesure en un seul point .................................................................................................16

5.5.4 Longueur du trajet de mesure (pour les instruments à trajet ouvert

uniquement) .....................................................................................................................................................................16

5.5.5 Longueur de référence de la cellule d’étalonnage à débit continu (pour les

instruments à trajet ouvert uniquement) ...............................................................................................16

5.5.6 Contrôles de la température et de la pression ....................................................................................17

5.5.7 Air de zéro ..........................................................................................................................................................................17

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ISO/FDIS 23431:2020(F)

5.5.8 Atmosphère d’essai de référence ....................................................................................................................17

5.5.9 Contrôle du zéro ............................................................................................................................................................17

5.5.10 Étalonnage du zéro .....................................................................................................................................................18

5.5.11 Contrôle du point d’échelle ..................................................................................................................................18

5.5.12 Étalonnage du point d’échelle ...........................................................................................................................19

5.5.13 Contrôle de précision multipoint....................................................................................................................19

5.5.14 Contrôle des composants du système ........................................................................................................20

5.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................21

5.6.1 Généralités .........................................................................................................................................................................21

5.6.2 Nettoyage des interfaces optiques .................................................................................................................21

5.6.3 Remplacement de la source lumineuse/d’une cellule électrochimique .......................21

5.6.4 Alignement optique ....................................................................................................................................................21

5.7 Calcul et expression des résultats .......................................................................................................................................22

5.8 Incertitude de mesure ...................................................................................................................................................................22

6 Paramètre d’essai — Visibilité ............................................................................................................................................................22

6.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................22

6.2 Principe ......................................................................................................................................................................................................23

6.3 Appareillage............................................................................................................................................................................................24

6.3.1 Instrument .........................................................................................................................................................................24

6.3.2 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence ....................................................25

6.4 Mode opératoire .................................................................................................................................................................................25

6.4.1 Transmissomètre ..........................................................................................................................................................25

6.4.2 Instrument de diffusion de la lumière ........................................................................................................26

6.5 Contrôles et étalonnages des instruments ...................................................................................................................26

6.5.1 Généralités .........................................................................................................................................................................26

6.5.2 Contrôle du zéro ............................................................................................................................................................27

6.5.3 Contrôle du point d’échelle ..................................................................................................................................27

6.5.4 Étalonnage du zéro et du point d’échelle.................................................................................................28

6.5.5 Contrôle de précision multipoint....................................................................................................................28

6.5.6 Contrôle des composants du système ........................................................................................................28

6.6 Maintenance ...........................................................................................................................................................................................29

6.6.1 Généralités .........................................................................................................................................................................29

6.6.2 Nettoyage des interfaces optiques .................................................................................................................29

6.6.3 Remplacement de la source lumineuse .....................................................................................................29

6.6.4 Alignement optique du transmissomètre ...............................................................................................29

6.7 Calcul et expression des résultats .......................................................................................................................................30

6.8 Incertitude de mesure ...................................................................................................................................................................30

7 Contrôle et assurance de la qualité ................................................................................................................................................30

7.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................30

7.2 Journal d’instrument .......................................................................................................................................................................30

7.3 Acquisition et transfert des données ................................................................................................................................31

7.4 Validation des données .................................................................................................................................................................31

8 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................32

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................33

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ISO/FDIS 23431:2020(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 146, Qualité de l’air, sous-comité SC 3,

Atmosphères ambiantes, en collaboration avec le Comité technique CEN/TC 216 du Comité européen de

normalisation (CEN), Détecteurs de gaz, conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO

et le CEN (Accord de Vienne).

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO/FDIS 23431:2020(F)
Introduction

L’objectif du présent document est de fournir aux maîtres d’ouvrage et exploitants de tunnels routiers

des méthodes normalisées pour la vérification et l’étalonnage des instruments utilisés dans les tunnels

routiers afin de surveiller en continu la vitesse de l’air, les concentrations en monoxyde de carbone (CO),

en oxyde d’azote (NO) et en dioxyde d’azote (NO ) ainsi que la visibilité.

Les données de ces instruments permettent aux exploitants de tunnels de piloter le système de

ventilation en temps réel ou de prendre des mesures d’urgence (par exemple, fermeture à la circulation).

Le présent document a été élaboré comme une norme fondée sur les performances permettant

l’utilisation d’un certain nombre d’instruments à lecture directe. Les énoncés exprimés en termes

obligatoires dans les notes aux tableaux et aux figures sont réputés être des exigences du présent

document.

Afin d’améliorer le débit de circulation dans les grands centres d’affaires et dans les environnements

sensibles, les tunnels routiers sont de plus en plus utilisés dans le monde entier pour atteindre les

résultats escomptés. Il existe un grand nombre de tunnels en service et plusieurs autres sont à l’étude.

Les projets de tunnels routiers sont soumis à validation sur des critères environnementaux et/ou

d’aménagement par les autorités réglementaires qui spécifient les paramètres à surveiller dans le

tunnel, lesquels incluent généralement la vitesse de l’air, le CO, le NO, le NO et la visibilité, le NO étant

mesuré comme valeur de substitution au NO , en se basant sur le ratio historique de 10 % des oxydes

d’azote totaux qui sont du NO . Toutefois, cette hypothèse n’est plus considérée comme appropriée

compte tenu de la proportion accrue de véhicules à moteur diesel dans les parcs automobiles. Il peut

également être exigé que le système de ventilation du tunnel soit contrôlé de sorte à:

a) réduire les concentrations en CO et en NO à l’intérieur du tunnel afin de respecter les critères de

qualité de l’air à l’intérieur du tunnel pour diverses périodes de calcul de moyennes;

b) prévenir ou réduire les émissions au niveau des têtes de tunnel et les impacts environnementaux

qui en résultent;

c) assurer une visibilité adéquate pour les différentes conditions d’exploitation du tunnel;

d) contrôler les fumées et améliorer le temps d’auto-évacuation et la sécurité des usagers du tunnel

dans les situations d’urgence telles que les incendies.

La conformité avec les critères de qualité de l’air à l’intérieur du tunnel est généralement déterminée

en calculant la moyenne des concentrations en CO et en NO mesurées ou estimées à l’aide d’un certain

nombre d’instruments placés le long de chaque tube de l’ouvrage.

Le nombre d’instruments requis pour surveiller correctement la qualité de l’air du tunnel dépend d’un

certain nombre de facteurs, incluant:

a) la longueur du tunnel ainsi que le nombre de changements de déclivité et de bretelles d’entrée et

de sortie;
b) la densité du trafic et les types de véhicules;

c) le débit et le régime de contrôle du système de ventilation pour gérer les fumées ou l’air vicié;

d) les exigences réglementaires.

Par conséquent, cet aspect n’est pas abordé dans le présent document. Il convient toutefois de noter que

la modélisation numérique de la mécanique des fluides peut être utilisée comme outil de conception

pour aider à la mise en place des instruments, en garantissant que les concentrations maximales et

moyennes indicatives sont mesurées.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 23431:2020(F)
Mesurage de la qualité de l'air du tunnel routier
1 Domaine d’application

Le présent document décrit des méthodes permettant de déterminer la vitesse et le sens d’écoulement

de l’air, les concentrations en monoxyde de carbone (CO), en oxyde d’azote (NO) et en dioxyde d’azote

(NO ), et la visibilité dans les tunnels routiers à l’aide d’instruments à lecture directe. Il exclut

spécifiquement les exigences relatives aux essais de conformité des instruments.
2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels

amendements).
ISO 5802, Ventilateurs industriels — Essai de performance in situ

ISO 6145, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à l'aide de méthodes

dynamiques

ISO 10780, Émissions de sources fixes — Mesurage de la vitesse et du débit-volume des courants gazeux

dans des conduites

Guide ISO/IEC 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure

(GUM: 1995)

ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ .
3.1
étalonnage

ensemble des opérations permettant d’établir, dans des conditions spécifiées, les rapports existant

entre la valeur indiquée par un instrument de mesure et la valeur connue correspondante d’un étalon

de référence
3.2
matériau de référence certifié

matériau de référence caractérisé par un mode opératoire métrologiquement valide applicable

à une ou plusieurs propriétés spécifiées et accompagné d’un certificat de matériau de référence qui

indique la valeur de la propriété spécifiée, son incertitude associée, et une expression de la traçabilité

métrologique
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
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ISO/FDIS 23431:2020(F)
3.3
contrôle
confirmation de la réponse acceptable d’un instrument, sans réglage
3.4
temps de descente

intervalle de temps entre la réponse initiale de l’instrument et 10 % de la réponse initiale de

l’instrument, après une diminution progressive de la concentration d’entrée
3.5
pleine échelle
concentration maximale désignée pour laquelle un instrument a été étalonné

Note 1 à l'article: La pleine échelle (PE) est sélectionnée de sorte à couvrir la plage normale des valeurs attendues

dans l’environnement de prélèvement.
3.6
équivalent d’interférence

réponse positive ou négative de l’instrument induite par une substance autre que celle mesurée

3.7
linéarité

divergence du relevé d’un instrument par rapport à une ligne d’ajustement linéaire optimal lorsque

celui-ci est soumis à des atmosphères d’essai de référence variables
3.8
limite inférieure de détection

concentration minimale en polluant qui produit un signal d’exactement trois fois l’écart-type de

répétabilité
Note 1 à l'article: Voir l’ISO 5725-1.
3.9
paramètre
une des caractéristiques liées à un échantillon d’air

EXEMPLE Concentration en polluant ou autres valeurs quantifiables (par exemple, la vitesse de l’air).

3.10
ppm
parties par million

rapport exprimant le volume de polluant gazeux contenu dans 1 000 000 volumes d’atmosphère

Note 1 à l'article: et pouvant être exprimé en millilitres par mètre cube, les valeurs étant identiques. En variante,

ce rapport est égal à un million de fois le rapport entre la pression partielle du polluant gazeux et la pression de

l’atmosphère dans laquelle il est contenu.
3.11
fidélité

variation autour de la moyenne des mesures obtenues par mesurages répétés de la même concentration

en polluant avec le même instrument, exprimée sous la forme d’un écart-type autour de la moyenne

3.12
plage

concentrations minimale et maximale nominales qu’une méthode est capable de mesurer

Note 1 à l'article: La plage nominale est spécifiée par les limites inférieure et supérieure de la plage en unités de

concentration, par exemple 0 ppm à 250 ppm.
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 23431:2020(F)
3.13
atmosphère d’essai de référence

atmosphère d’essai contenant une concentration connue en polluant, généralement créée par la dilution

du cont
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 23431
ISO/TC 146/SC 3 Secrétariat: ANSI
Début de vote: Vote clos le:
2020-04-09 2020-07-02
Mesurage de la qualité de l'air du tunnel routier
Measurement of road tunnel air quality
ICS: 93.060; 13.040.20
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
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SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
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ISO/DIS 23431:2020(F)
Sommaire

Avant-propos .................................................................................................................................................... v

Introduction .................................................................................................................................................... vi

1 Domaine d’application .................................................................................................................... 1

2 Références normatives .................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................... 1

4 Paramètre d’essai — vitesse et sens d’écoulement de l’air .................................................. 3

4.1 Généralités .......................................................................................................................................... 3

4.2 Principe ................................................................................................................................................ 3

4.3 Appareillage........................................................................................................................................ 4

4.3.1 Instrument .......................................................................................................................................... 4

4.3.2 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence ................................................ 4

4.3.3 Capteur de débit étalon de transfert ........................................................................................... 5

4.4 Mode opératoire ................................................................................................................................ 5

4.5 Contrôles et étalonnages des instruments ................................................................................ 5

4.5.1 Généralités .......................................................................................................................................... 5

4.5.2 Longueur du trajet de mesure ....................................................................................................... 6

4.5.3 Contrôle initial ................................................................................................................................... 6

4.5.4 Contrôle du zéro ................................................................................................................................ 7

4.5.5 Contrôle des composants du système ......................................................................................... 7

4.5.6 Contrôle fonctionnel de la précision ........................................................................................... 7

4.6 Maintenance ....................................................................................................................................... 8

4.6.1 Généralités .......................................................................................................................................... 8

4.6.2 Contrôles sur site .............................................................................................................................. 8

4.7 Calcul et expression des résultats ................................................................................................ 9

4.8 Incertitude de mesure ..................................................................................................................... 9

5 Paramètres d’essai — monoxyde de carbone, oxyde d’azote et dioxyde d’azote .......... 9

5.1 Généralités .......................................................................................................................................... 9

5.2 Principe .............................................................................................................................................. 10

5.3 Appareillage...................................................................................................................................... 11

5.3.1 Instrument ........................................................................................................................................ 11

5.3.2 Baromètre de référence ................................................................................................................ 12

5.3.3 Thermomètre de référence .......................................................................................................... 12

5.3.4 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence .............................................. 13

5.3.5 Dispositif de mesure de la longueur de référence de la cellule d’étalonnage à débit

continu................................................................................................................................................ 13

5.4 Mode opératoire .............................................................................................................................. 13

5.5 Contrôles et étalonnages des instruments .............................................................................. 14

5.5.1 Généralités ........................................................................................................................................ 14

5.5.2 Instruments de mesure à trajet ouvert .................................................................................... 14

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5.5.3 Instruments de mesure en un seul point ................................................................................. 16

© ISO 2020

5.5.4 Longueur du trajet de mesure ..................................................................................................... 16

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette

5.5.5 Longueur de la cellule d’étalonnage à débit continu............................................................ 16

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

5.5.6 Contrôles de la température et de la pression ....................................................................... 16

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

5.5.7 Air de zéro ......................................................................................................................................... 17

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

5.5.8 Atmosphère d’essai de référence ............................................................................................... 17

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8

5.5.9 Contrôle du zéro .............................................................................................................................. 17

CH-1214 Vernier, Geneva

5.5.10 Étalonnage du zéro ......................................................................................................................... 18

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Sommaire

Avant-propos .................................................................................................................................................... v

Introduction .................................................................................................................................................... vi

1 Domaine d’application .................................................................................................................... 1

2 Références normatives .................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................... 1

4 Paramètre d’essai — vitesse et sens d’écoulement de l’air .................................................. 3

4.1 Généralités .......................................................................................................................................... 3

4.2 Principe ................................................................................................................................................ 3

4.3 Appareillage........................................................................................................................................ 4

4.3.1 Instrument .......................................................................................................................................... 4

4.3.2 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence ................................................ 4

4.3.3 Capteur de débit étalon de transfert ........................................................................................... 5

4.4 Mode opératoire ................................................................................................................................ 5

4.5 Contrôles et étalonnages des instruments ................................................................................ 5

4.5.1 Généralités .......................................................................................................................................... 5

4.5.2 Longueur du trajet de mesure ....................................................................................................... 6

4.5.3 Contrôle initial ................................................................................................................................... 6

4.5.4 Contrôle du zéro ................................................................................................................................ 7

4.5.5 Contrôle des composants du système ......................................................................................... 7

4.5.6 Contrôle fonctionnel de la précision ........................................................................................... 7

4.6 Maintenance ....................................................................................................................................... 8

4.6.1 Généralités .......................................................................................................................................... 8

4.6.2 Contrôles sur site .............................................................................................................................. 8

4.7 Calcul et expression des résultats ................................................................................................ 9

4.8 Incertitude de mesure ..................................................................................................................... 9

5 Paramètres d’essai — monoxyde de carbone, oxyde d’azote et dioxyde d’azote .......... 9

5.1 Généralités .......................................................................................................................................... 9

5.2 Principe .............................................................................................................................................. 10

5.3 Appareillage...................................................................................................................................... 11

5.3.1 Instrument ........................................................................................................................................ 11

5.3.2 Baromètre de référence ................................................................................................................ 12

5.3.3 Thermomètre de référence .......................................................................................................... 12

5.3.4 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence .............................................. 13

5.3.5 Dispositif de mesure de la longueur de référence de la cellule d’étalonnage à débit

continu................................................................................................................................................ 13

5.4 Mode opératoire .............................................................................................................................. 13

5.5 Contrôles et étalonnages des instruments .............................................................................. 14

5.5.1 Généralités ........................................................................................................................................ 14

5.5.2 Instruments de mesure à trajet ouvert .................................................................................... 14

5.5.3 Instruments de mesure en un seul point ................................................................................. 16

5.5.4 Longueur du trajet de mesure ..................................................................................................... 16

5.5.5 Longueur de la cellule d’étalonnage à débit continu............................................................ 16

5.5.6 Contrôles de la température et de la pression ....................................................................... 16

5.5.7 Air de zéro ......................................................................................................................................... 17

5.5.8 Atmosphère d’essai de référence ............................................................................................... 17

5.5.9 Contrôle du zéro .............................................................................................................................. 17

5.5.10 Étalonnage du zéro ......................................................................................................................... 18

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iii
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ISO/DIS 23431:2020 (F)

5.5.11 Contrôle du point d’échelle .......................................................................................................... 18

5.5.12 Étalonnage du point d’échelle ..................................................................................................... 19

5.5.13 Contrôle de précision multipoint ............................................................................................... 20

5.5.14 Contrôle des composants du système ....................................................................................... 20

5.6 Maintenance ..................................................................................................................................... 21

5.6.1 Généralités ........................................................................................................................................ 21

5.6.2 Nettoyage des fenêtres .................................................................................................................. 21

5.6.3 Remplacement de la lampe .......................................................................................................... 21

5.6.4 Alignement optique ........................................................................................................................ 21

5.7 Calcul et expression des résultats .............................................................................................. 22

5.8 Incertitude de mesure ................................................................................................................... 22

6 Paramètre d’essai — visibilité .................................................................................................... 22

6.1 Généralités ........................................................................................................................................ 22

6.2 Principe .............................................................................................................................................. 23

6.3 Appareillage ...................................................................................................................................... 24

6.3.1 Instrument ........................................................................................................................................ 24

6.3.2 Dispositif de mesure de la longueur du trajet de référence............................................... 24

6.4 Mode opératoire .............................................................................................................................. 24

6.5 Contrôles et étalonnages des instruments .............................................................................. 25

6.5.1 Généralités ........................................................................................................................................ 25

6.5.2 Longueur du trajet de mesure ..................................................................................................... 26

6.5.3 Contrôle du zéro .............................................................................................................................. 26

6.5.4 Contrôle du point d’échelle .......................................................................................................... 26

6.5.5 Étalonnage du zéro et du point d’échelle ................................................................................. 27

6.5.6 Contrôle de précision multipoint ............................................................................................... 27

6.5.7 Contrôle des composants du système ....................................................................................... 28

6.6 Maintenance ..................................................................................................................................... 28

6.6.1 Généralités ........................................................................................................................................ 28

6.6.2 Nettoyage des fenêtres .................................................................................................................. 28

6.6.3 Remplacement de la lampe .......................................................................................................... 29

6.6.4 Alignement optique ........................................................................................................................ 29

6.7 Calcul et expression des résultats .............................................................................................. 29

6.8 Incertitude de mesure ................................................................................................................... 29

7 Contrôle et assurance de la qualité............................................................................................ 30

7.1 Généralités ........................................................................................................................................ 30

7.2 Journal d’instrument ...................................................................................................................... 30

7.3 Acquisition et transfert des données ........................................................................................ 30

7.4 Validation des données ................................................................................................................. 31

8 Rapport d’essai ................................................................................................................................ 31

Bibliographie .................................................................................................................................................. 33

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ISO/DIS 23431:2020 (F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en

général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit

de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales

et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore

étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la

normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2

(voir www.iso.org/directives).

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de

ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration

du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par

l'ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation

de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes de l'OMC

concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant :
www.iso.org/iso/fr/avant-propos.

Le comité chargé de l'élaboration du présent document est l'ISO/TC 146/SC 3/GT 22.

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ISO/DIS 23431:2020 (F)
Introduction

L’objectif de la présente norme est de fournir aux organismes de réglementation et d’essai des méthodes

normalisées pour la surveillance en continu de l’air dans les tunnels routiers au regard de la vitesse de

l’air, des concentrations en monoxyde de carbone (CO), en oxyde d’azote (NO) et en dioxyde d’azote (NO )

ainsi que de la visibilité.

La présente norme a été élaborée comme une norme fondée sur les performances permettant l’utilisation

d’un certain nombre d’instruments à lecture directe. Les énoncés exprimés en termes obligatoires dans

les notes aux tableaux et aux figures sont réputés être des exigences de la présente norme.

Afin d’améliorer le débit de circulation dans les grands centres d’affaires et dans les environnements

sensibles, les tunnels routiers sont de plus en plus utilisés dans le monde entier pour atteindre les

résultats escomptés. Il existe un grand nombre de tunnels en service et plusieurs autres sont en cours de

planification.

Les projets de tunnels routiers sont soumis à des conditions d’approbation environnementales et/ou de

planification par les autorités réglementaires qui spécifient les paramètres à surveiller dans le tunnel,

lesquels incluent généralement la vitesse de l’air, le CO, le NO, le NO et la visibilité, le NO étant mesuré

comme valeur de substitution au NO , en supposant traditionnellement que 10 % des oxydes d’azote

totaux sont du NO . Toutefois, cette hypothèse prudente pourrait ne plus être valable compte tenu de la

proportion accrue de véhicules à moteur diesel dans les parcs automobiles. Il peut également être exigé

que le système de ventilation du tunnel soit contrôlé de sorte à :

a) réduire l’exposition aux concentrations en CO et en NO à l’intérieur du tunnel, en permettant la

conformité aux critères pour diverses périodes de calcul de moyennes ;

b) prévenir ou réduire les émissions au niveau des têtes de tunnel et les impacts environnementaux qui

en résultent ;

c) assurer une visibilité adéquate pour les différentes conditions d’exploitation du tunnel.

La conformité à la première exigence est généralement déterminée en calculant la moyenne des

concentrations en CO et en NO mesurées ou estimées à l’aide d’un certain nombre d’instruments placés

sur des trajets possibles tout le long du système de tunnels.

Le nombre d’instruments requis pour caractériser correctement l’environnement du tunnel dépend d’un

certain nombre de facteurs, incluant :

a) la longueur du tunnel ainsi que le nombre de changements de déclivité et de bretelles d’entrée et de

sortie ;
b) la densité du trafic et les types de véhicules ;
c) le débit et le régime de contrôle du système de ventilation par aspiration ;
d) les exigences réglementaires.

Par conséquent, cet aspect n’est pas abordé dans la présente norme. Il convient toutefois de noter que la

modélisation numérique de la mécanique des fluides peut être utilisée comme outil de conception pour

aider à la mise en place des instruments, en garantissant que les concentrations maximales et moyennes

indicatives sont mesurées.
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 23431:2020 (F)
Mesurage de la qualité de l’air du tunnel routier
1 Domaine d’application

La présente norme décrit des méthodes permettant de déterminer la vitesse et le sens d’écoulement de

l’air, les concentrations en monoxyde de carbone (CO), en oxyde d’azote (NO) et en dioxyde d’azote (NO ),

et la visibilité dans les tunnels routiers à l’aide d’instruments à lecture directe. Elle exclut spécifiquement

les exigences relatives aux essais de conformité des instruments.
2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

l’application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels

amendements).

EN 14211, Air ambiant — Méthode normalisée pour le mesurage de la concentration en dioxyde d’azote et

monoxyde d’azote par chimiluminescence.

EN 14626, Air ambiant — Méthode normalisée de mesurage de la concentration en monoxyde de carbone

par spectroscopie à rayonnement infrarouge non dispersif.

ISO 4224, Air ambiant — Dosage du monoxyde de carbone — Méthode par spectrométrie dans l’infrarouge

selon un procédé de type non dispersif.

ISO 6145, Analyse des gaz — Préparation des mélanges de gaz pour étalonnage à l’aide de méthodes

dynamiques.

ISO 7996, Air ambiant — Détermination de la concentration en masse des oxydes d’azote — Méthode par

chimiluminescence.

ISO/IEC Guide 98-3:2008, Incertitude de mesure — Partie 3 : Guide pour l’expression de l’incertitude de

mesure (GUM:1995).

ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais.

3 Termes et définitions
3.1
étalonnage

ensemble des opérations permettant d’établir, dans des conditions spécifiées, les rapports existant entre

la valeur indiquée par un instrument de mesure et la valeur connue correspondante d’un étalon de

référence
3.2
matériau de référence certifié

matériau de référence caractérisé par un mode opératoire métrologiquement valide applicable à une ou

plusieurs propriétés spécifiées et accompagné d’un certificat de matériau de référence qui indique la

valeur de la propriété spécifiée, son incertitude associée, et une expression de la traçabilité métrologique

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ISO/DIS 23431:2020 (F)
3.3
contrôle
confirmation de la réponse acceptable d’un instrument, sans réglage
3.4
temps de descente
...