隧道照明技術論文(2)
隧道照明技術論文篇二
淺談公路隧道照明節(jié)能技術
摘要：隨著我國城市建設的飛速發(fā)展，我國各地的公路建設廣泛應用隧道，公路的隧道照明與節(jié)能是值得關注的問題。本文主要闡述了公路隧道照明技術及照明燈具的特點，簡單提出了一些公路隧道照明節(jié)能技術的方法。
關鍵詞：公路;隧道照明;隧道節(jié)能
中圖分類號：X734 文獻標識碼：A 文章編號：
公路隧道具有縮短里程、節(jié)省時間、 提高交通運輸效率、節(jié)省用地和有效保護生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點。隨著我國道路交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，公路隧道日趨增多。公路隧道的行車安全是交通安全的重要環(huán)節(jié)。為了保障行車安全，根據(jù)國家標準，長度超過100m的公路隧道都必須安裝照明系統(tǒng)。因此，公路隧道照明成了非常重要的問題。由于需要設置照明的公路隧道居90%以上，用電量巨大。為了降低照明能耗，一些車流量較少的隧道不得不采用關閉部分照明光源的方法來降低能耗，這也嚴重影響到公路隧道的行車安全。公路隧道照明用電是隧道運營的主要支出成本，在當前國家提倡節(jié)能減排、綠色交通的情況下，公路隧道照明的節(jié)能設計具有重要意義。以下便是對公路隧道照明節(jié)能技術的簡要分析：
1. 公路隧道照明技術
公路隧道照明目的是使車輛駕駛員安全行駛，避免車輛阻塞，提高公路的使用效率和通車速度、流量。公路隧道照明在正常情況下主要分為：入口段、中間段、過渡段、基本段和出口段照明5個區(qū)域。各段的長度和照度從全年行車安全要求出發(fā)，對洞內(nèi)最大照度的設計是以全年洞外最大亮度和最高行車時速來確定隧道內(nèi)各段的燈具功率和燈具分布密度。公路隧道的構(gòu)造特殊，車輛快速穿越隧道時駕駛員無法適應光照環(huán)境的迅速變化，極易產(chǎn)生視覺上的“黑洞效應”或是“炫光效應”。所以，在設計高速公路隧道的照明工程時，一定要解決好高速公路隧道內(nèi)外照明的過渡和銜接，營造出較好的視覺環(huán)境，以幫助車輛穿越高速公路隧道時駕駛員更好地適應隧道內(nèi)外的照明環(huán)境，達到降低安全隱患的目的。
2. 公路隧道照明燈具的特點
隧道照明燈具常規(guī)性能與路燈基本相同，但作為隧道照明燈具，主要還有以下特殊要求：
2.1光源應有良好的顯色性。選用顯色性高的光源有助于駕駛?cè)藛T迅速識別前方物體，因而也有利于行車安全。
2.2出光面易于清洗。隧道為相對封閉的空間，車輛駛過后留下的煙塵會有少量吸附在燈具上或被吸進燈具內(nèi)部，使其出光率下降;因此應定期對燈具上的附著物進行清洗維護;如出光面凸凹不平，則不利于清洗。
2.3燈具和光源壽命要長。公路隧道特別是高速公路隧道維修燈具或更換光源程序復雜，必須具備嚴格的安全保障措施。因此更換成本相對較高，故要求燈具較其他照明領域有著更長的使用壽命。
2.4遮光角不宜過大。由于燈具安裝高度較低，過大的遮光角會產(chǎn)生強烈的眩光，妨礙駕駛?cè)藛T視線，危及行車安全。
2.5應具有亮度可控性能。由于公路隧道路面的亮度不僅與車流量有關。因此要求公路隧道無級調(diào)光照明長期以來一直是業(yè)內(nèi)人士追求的目標;照明系統(tǒng)如能根據(jù)這些參數(shù)，對照明燈具的亮度進行精細的調(diào)控，則可大幅度地降低公路隧道的照明能耗。
3. 公路隧道照明技術節(jié)能的措施
公路隧道照明節(jié)能并非簡單地開關某些燈具，而是要求建立在行車安全基礎上的最大節(jié)能，即公路隧道照明節(jié)能不能以犧牲交通安全為代價。部分隧道管理人員一味追求節(jié)電省錢，致使公路隧道照明控制方案的隨意性、主觀性很大，這種做法其實忽視了公路隧道照明的特點和本質(zhì)，對隧道行車安全危害極大。所以，公路隧道照明的節(jié)能設計具有重要意義。
3.1實施節(jié)能型照明控制系統(tǒng)
實施自動照明控制系統(tǒng)，使隧道的入口段、過渡段等區(qū)域的照明能根據(jù)隧道接近段的亮度變化而自動調(diào)光，以實現(xiàn)節(jié)能。Dynalite控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)將照明系統(tǒng)分為三個部分：增強照明、基本(中間段)照明和應急照明。增強照明采用高壓鈉燈按照時序和照明補償?shù)姆椒ǎ殖砂滋?、陰天、云天等六級照明。基本照明采用可調(diào)光的熒光燈進行照明，實現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)光，達到安全舒適和節(jié)能的目標。目前國內(nèi)也研發(fā)了不少隧道照明控制系統(tǒng)。選擇合適的照明監(jiān)控軟件對隧道照明進行全天侯的自動監(jiān)控，對各種工況作出合理的決策，既可實現(xiàn)無人值守的目標，又可節(jié)約大量的電能。
3.2確定合理的隧道照明設計標準值
在機動車交通量和設計行車速度一定的條件下，現(xiàn)行的隧道照明系統(tǒng)的設計基準--洞外亮度的取值大小將直接關系到入口段和過渡段亮度取值大小，也即與隧道照明節(jié)能、營運電費、工程投資和行車安全有關。因為洞外亮度隨當?shù)氐臍夂颉⒓竟?jié)、時刻、隧道朝向、隧道入口的視野環(huán)境，如綠化、植被等有關。據(jù)研究表明，當其他條件不變時，洞外亮度值的改變對電費和設備費用影響很大。所以應通過調(diào)查分析、實測比較、理論分析和在光氣候理論基礎上，考慮洞外植被情況、當?shù)毓鈿夂蛱攸c等合理地確定洞外亮度值。另外,基本照度也應該根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和各種交通參數(shù)進行確定，從而達到節(jié)能的目的。
3.3安裝智能照明節(jié)電器
公路隧道一般位于偏遠山區(qū)，隧道供電網(wǎng)絡電壓經(jīng)常隨著用電時間的長短而波動，從而影響電能質(zhì)量。白天電壓值較為穩(wěn)定，為220V～240V，晚上電壓值普遍升高10%～20%，即240V～260V，特別是晚上23時以后，有時甚至會達到270V以上。這樣不僅影響照明設備的使用壽命，還浪費了大量的電能。通過安裝智能照明節(jié)電器可以解決因電壓不穩(wěn)定而造成的電能浪費。智能照明節(jié)電器調(diào)控裝置工作原理采用微電腦控制系統(tǒng)，實時采集輸出、輸入電壓信號與最佳照明電壓比較，通過計算進行自動調(diào)節(jié)，從而保證輸出最佳的照明系統(tǒng)工作電壓。
使用智能照明節(jié)電器的經(jīng)濟性和可靠性遠遠好于傳統(tǒng)可控硅斬波型照明節(jié)能裝置和自耦降壓式調(diào)控裝置，克服了傳統(tǒng)節(jié)電裝置對電網(wǎng)造成諧波污染(嚴重影響電能質(zhì)量)的致命缺陷，是目前國際上比較成熟的照明控制解決方案。
3.4使用新型的照明燈具和光源
目前，國內(nèi)隧道燈具多采用白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈等，大多存在光帶窄、配光質(zhì)量不夠、能耗高、質(zhì)量穩(wěn)定性差、壽命短等問題。普遍使用的高壓鈉燈發(fā)黃光，也導致隧道照明的視覺效果不佳，影響行車安全。因此，采用新型照明燈具和合理的控制系統(tǒng)對保證隧道經(jīng)濟安全運行有著十分重要的意義。無極燈、LED燈等新產(chǎn)品引起了人們的日益關注。這些產(chǎn)品應用于隧道照明，除滿足隧道對燈具光效、光通量、壽命及工作特性、光色、顯色性和配光控制難易程度等主要要求外，還能節(jié)約運行和維護成本，實現(xiàn)穩(wěn)定經(jīng)濟運行。因此可從隧道照明光源:高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、無極熒光燈(電磁感應燈)、節(jié)能燈、LED燈中，利用反應時間實驗等確定隧道照明光源。
3.5積極使用綠色能源
太陽能光伏技術、風光互補供電技術為偏遠地區(qū)公路隧道供電提供了一種有效途徑。例如，太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染，具有節(jié)能、環(huán)保、方便等優(yōu)點。太陽能應用于隧道照明，即可以節(jié)省電費，更可以解決個別隧道無法引用市電照明的難題。目前我出處的204國道河卡山隧道在2011年將高壓鈉燈更新為無極燈具，達到50 %節(jié)能效果：在2012年在甘子河收費站試點性安裝LED燈具該燈具節(jié)能達到65%節(jié)能效果。國內(nèi)最大的太陽能公路隧道照明系統(tǒng)在河北承德市韓郭公路小梁東隧道投入使用;吉林省建成全國首座公路隧道太陽能智能LED 照明系統(tǒng);安徽六潛高速公路獅子尖隧道采用太陽能和風能發(fā)電互補離網(wǎng)供電系統(tǒng)，既節(jié)省了電能，又降低了發(fā)電設備配置和成本，太陽能公路隧道照明系統(tǒng)、太陽能和風能發(fā)電互補離網(wǎng)供電系統(tǒng)，一次性投資比較大，在隧道建設中設計單位是否考慮采用兩方案，來達到節(jié)能減排效果。
4結(jié)語
公路隧道照明有其獨特性，在保證行車安全的基礎上，要正確處理好照明與節(jié)電的關系。深入研究隧道照明節(jié)能技術，無論對提高隧道的服務水平還是對節(jié)約電能，都有著極其重要的理論和經(jīng)濟意義。
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