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公路隧道照明節(jié)能措施探討

文檔作者：李榮張立云李秋文檔來源：四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月27日
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公路隧道 2014年第3期(總第87期)
公路隧道照明節(jié)能措施探討
李 榮 張立云 李 秋
(四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院成都610081)
摘 要 本文通過對公路隧道照明必要性、節(jié)能措施的分析指出選用隧道節(jié)能光源和良好的管理措施對于
節(jié)能減排有著十分重要的意義。同時作者結(jié)合在某公路隧道照明設(shè)計中的體會對LED隧道燈在實際應(yīng)用過程中
的不足提出了一些見解。
關(guān)鍵詞 隧道照明LED隧道燈 節(jié)能措施
隧道是山區(qū)公路改善線形，縮短里程、降低標(biāo)
高、提高行車速度、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益的
有效手段。近幾年，隨著公路等級的提高，越來越
多的長隧道(1000m
3000m)相繼建成。長大隧道建設(shè)在如火如荼地進(jìn)
行著，而有關(guān)長大隧道的通風(fēng)、照明、消防、防災(zāi)減
災(zāi)等設(shè)施的研究卻成了當(dāng)今隧道修建技術(shù)與營運(yùn)
技術(shù)中的難題，筆者在隧道工程設(shè)計中，深刻地感
受到對長大隧道設(shè)計、施工、運(yùn)營管理開展進(jìn)一步
研究的重要性。為了做一些有益的探討，本文從幾
個不同的角度對公路隧道照明節(jié)能措施淺談筆者
的一點看法。
1 概述
公路隧道是道路的特殊路段，是整條公路的交
通咽喉。由于隧道交通的地理位置和環(huán)境條件比
較特殊，隧道照明燈具設(shè)計布置量大，開啟工作時
間長，因此對隧道照明的節(jié)能、穩(wěn)定、易維護(hù)和長壽
命有著十分突出的意義。傳統(tǒng)隧道燈具及其控制
系統(tǒng)存在的耗電量大、壽命短、檢修維護(hù)難等缺陷
日益突出。隨著節(jié)能減排工作的進(jìn)一步深入，如何
降低隧道照明的運(yùn)營成本，提高隧道交通安全性已
經(jīng)成為公路隧道照明設(shè)計過程中一個不可忽視的
重大難題。
必須在隧道入口處使路面的亮度達(dá)到必要的水平。
當(dāng)人從較明亮的外部環(huán)境進(jìn)入到一個較暗的區(qū)域
后，要經(jīng)過一段緩沖時間才能看清區(qū)內(nèi)的情況，由
于這種視覺適應(yīng)滯后的影響，使駕駛員進(jìn)入隧道
后，立即產(chǎn)生視覺上的盲區(qū)。這對行車來說，是危
險的。再加上無論是白天還是夜晚，隧道內(nèi)汽車行
駛排出的廢氣幾乎無法完全消散，從而形成煙霧。
煙霧除了吸收汽車前燈發(fā)出的光線，使照度降低
外，還使光線發(fā)生漫反射、散射從而形成透明度不
同的光幕，降低道路前方障礙物及其周圍環(huán)境的亮
度，使司機(jī)識別前方障礙物的能力下降。在白天當(dāng)
車輛通過較長的隧道接近出口時，由于洞外的亮度
遠(yuǎn)高于洞內(nèi)，隧道的出口好象一個白色的洞，與黑
洞現(xiàn)象類似，人眼同樣會產(chǎn)生視覺滯后，而且強(qiáng)烈
的光線會形成強(qiáng)烈的眩光效應(yīng)，使司機(jī)的視覺很不
舒服，對行駛在前方的車輛只能看到一個很暗的輪
廓，而且不能準(zhǔn)確判斷距前方車輛的距離。
夜間其效果正好與白天相反，駕駛員在隧道內(nèi)
看到的是黑洞而不是亮洞，在這種情況下，駕駛員
難以辨別洞外的道路線形、路上交通情況及道路上
的任何障礙物，也是一個視覺盲區(qū)。
由上所述，應(yīng)該從隧道照明技術(shù)上采取合理的
措施，去解決這些視覺問題，使司機(jī)在隧道內(nèi)行車
有一個良好和舒適的行車環(huán)境。
2 隧道照明的必要性 3 隧道照明設(shè)計節(jié)能措施
由于隧道內(nèi)外的亮度差別極大，當(dāng)駕駛員從隧
道外向隧道內(nèi)駛?cè)霑r，白天從隧道外部看隧道人
口，只會看到一個黑洞或一個黑框，像這樣在明亮
環(huán)境中看到全黑洞穴的現(xiàn)象叫做黑洞現(xiàn)象。黑洞
現(xiàn)象是進(jìn)入隧道前所發(fā)生的視覺問題，是隧道照明
中最重要的問題。為了消除這種黑洞或黑框現(xiàn)象，
· 6 。
根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》長度超過
100 m的隧道必須設(shè)立洞內(nèi)照明，其中包括入口段、
過渡段、中間段、出口段照明。各段落的長度主要
取決于洞內(nèi)外亮度之差，同時還與設(shè)計車速、洞外
光亮度、洞內(nèi)照度和洞壁材料等因素有關(guān)。由于前
述隧道的特殊環(huán)境及隧道行車視覺的要求，必須安
李 榮等公路隧道照明節(jié)能措施探討
設(shè)大量的照明設(shè)備，如何能更加經(jīng)濟(jì)有效的減少設(shè)
備的投入，筆者認(rèn)為在照明設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾個
問題：
(1)洞外引道遮擋自然光的措施
眾所周知，隧道人口段的設(shè)置長度與亮度主要
取決于洞內(nèi)外的亮度之差，因此在隧道外路段進(jìn)行
遮光處理，使接近隧道人口時的自然光逐漸減弱，
盡量降低洞口外的亮度，以便使入口段增加亮度使
用的燈具功率減少，有利于節(jié)約能源。遮光的方法
可采用設(shè)置遮光板和洞外兩側(cè)植樹等方法降低洞
口的亮度。
(2)照明控制措施
隧道內(nèi)部亮度應(yīng)根據(jù)洞外亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，才能
滿足技術(shù)要求和減少維護(hù)費(fèi)用。隧道照明控制需
要以燈具的合理布設(shè)為基礎(chǔ)。大體可以將隧道照
明燈具劃分為兩組：A組燈按基本段亮度的要求沿
隧道全線布設(shè)；B組為加強(qiáng)照明燈具，A組和B組均
可分成幾個獨(dú)立回路，可根據(jù)隧道外部亮度的不斷
變化，如晴天、雨天、早晨、中午及夏天與冬天等，調(diào)
整隧道各區(qū)段的亮度、照度，具體可通過亮度檢測
器和自動編程控制燈具開關(guān)數(shù)量，來實現(xiàn)照明節(jié)能
的目的。
(3)隧道照明光源的選取
隧道照明能否節(jié)能，最關(guān)鍵的還在于光源功率
的選擇。以往的隧道照明設(shè)計中一般選用的光源
有熒光燈、高壓鈉燈、熒光高壓汞燈、金鹵燈等，隨
著國家節(jié)能減排工作的進(jìn)一步深人，近幾年LED照
明產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步EI新月異，LED燈作為一種新型
的隧道照明燈具也逐步應(yīng)用到隧道照明設(shè)計中來，
為了指導(dǎo)LED隧道燈的設(shè)計、生產(chǎn)和使用，規(guī)范和
引導(dǎo)LED隧道照明技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，國家半導(dǎo)體
照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了推薦性的技術(shù)規(guī)
范《LED隧道燈》。LED隧道燈與傳統(tǒng)的高壓鈉燈
具相比有如下優(yōu)點：LED工作電壓為低壓，單顆工
作電壓在3V左右；其體積小，可制成各種形狀的器
件，適合于易變的環(huán)境，消耗能量較同光通量的高
壓鈉燈減少約50 ；壽命長，大約可達(dá)到50000h，
光衰減為初始的30％ ；啟動的響應(yīng)時間短，LED燈
的響應(yīng)時間為納秒級，而高壓鈉燈重啟再響應(yīng)時間
為分鐘級，LED隧道燈作為固定光源具有高強(qiáng)的抗
震性且無有害金屬汞，環(huán)保。因此選用節(jié)能的LED
燈已經(jīng)成為隧道照明設(shè)計中的首選光源。
但根據(jù)筆者調(diào)查，目前公路隧道內(nèi)使用最為廣
泛的主要是高壓鈉燈，這是因為高壓鈉燈具有初始
采購成本低，透霧性能好、壽命較長(大約可達(dá)
12000h)、技術(shù)成熟等優(yōu)點。而制約LED隧道燈不
能廣泛推廣的主要原因是因為目前LED燈產(chǎn)品質(zhì)
量良莠不齊，其初始采購價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高壓鈉燈，
同時也存在光通量衰減較大、色溫漂移嚴(yán)重等問題。
4 隧道照明管理節(jié)能措施
通過對隧道照明系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，使照明系統(tǒng)始
終處于良好的工作狀態(tài)下，滿足隧道照明要求，才
能達(dá)到管理上的節(jié)能。針對照明系統(tǒng)制定維護(hù)計
劃，應(yīng)遵循“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的原則。根據(jù)筆
者自己的體會，管理措施可歸納為如下幾個方面：
(1)控制好隧道洞口照明是實現(xiàn)隧道照明節(jié)能
的關(guān)鍵。
(2)定期對隧道壁和襯砌進(jìn)行清洗，使隧道有
一個良好的照明環(huán)境。
(3)采用智能化的照明節(jié)能控制系統(tǒng)，完善開
啟方案，優(yōu)化系統(tǒng)配置；完善日常和特殊情況下燈
光開啟管理辦法。加裝亮度檢測儀將隧道洞內(nèi)、外
檢測的數(shù)據(jù)傳送到PLC，由PLC控制隧道照明，
PLC通過現(xiàn)場總線將照明系統(tǒng)的檢測結(jié)果傳送中
央控制計算機(jī)。根據(jù)隧道內(nèi)的車輛運(yùn)行情況實時
調(diào)整隧道照明亮度。
(4)加強(qiáng)對隧道照明的燈具日常的清潔維護(hù)和
定期更換光源，保證燈具較高的養(yǎng)護(hù)系數(shù)；
5 某特長公路隧道照明節(jié)能措施實例
某對向行車公路特長隧道長3527m，三級公
路，設(shè)計速度40km／h，隧道凈寬9．0m，凈高4．5m，
洞外亮度L20(S)取值為3000cd／m。。由于本隧道
為對向行車公路隧道，在隧道照明設(shè)計中考慮了入
口段、過渡段1、過渡段2和基本段，不設(shè)出口段照
明，結(jié)合隧道實際情況及計算結(jié)果，隧道各段照明
亮度及長度如下表1。
表1 某特長隧道照明參數(shù)
隧道各段名稱 平均亮度標(biāo)準(zhǔn)值 隧道各段
(總長3527m) (cd／m ) 長度(m)
入口段 33 2×47
過渡段1 14 2×48
過渡段2 4．6 2×72
中間段 1．5 3193
而要達(dá)到上述的亮度標(biāo)準(zhǔn)值，采用高壓鈉燈和
相同光通量的LED燈具設(shè)計總功率如下表2。
’
· 7 ·
公路隧道 2014年第3期(總第87期)
表2 不同光源照明參數(shù)
功率燈具類型 (W) 功率 (w) 功 率(w) 總功率
×盞數(shù) ×盞數(shù) ×盞數(shù) (kW／h)
高壓鈉燈 250×48 15O×24 15O×376 72
LED隧道燈 18O×48 140X 24 70×376 38．32
由上表看出，采用LED隧道燈消耗能量為高壓
鈉燈具的53．22 ，由于LED隧道燈具功率的減
小，采用的傳輸電纜截面和變壓器也可相應(yīng)的減
小，運(yùn)行成本將會大大的降低，節(jié)能效果明顯。本
隧道采用ABB i—bus智能環(huán)境控制系統(tǒng)對隧道照
明進(jìn)行智能控制，以達(dá)到運(yùn)行節(jié)能的目的。其具體
原理為在隧道的洞外設(shè)置亮度檢測設(shè)備，檢測設(shè)備
自動檢測洞內(nèi)外亮度值，然后由本地控制器上傳至
管理中心計算機(jī)，經(jīng)計算機(jī)處理后產(chǎn)生照明控制指
令后下傳到本地控制器，然后由本地控制器控制燈
具的開關(guān)數(shù)量。
6 結(jié)語
在現(xiàn)實中，由于LED隧道燈目前采購單價約為
傳統(tǒng)高壓鈉燈的2．5～3倍，從初期建設(shè)成本來看，
經(jīng)濟(jì)效益并不明顯，LED隧道燈具建設(shè)成本遠(yuǎn)高于
· 8 ‘
高壓鈉燈，只有當(dāng)運(yùn)行5年甚至更長的年限后LED
隧道燈的經(jīng)濟(jì)效益才能得到顯現(xiàn)。另外一些隧道
運(yùn)營照明亮度較設(shè)計值普遍偏低，甚至很暗，主要
依靠車燈補(bǔ)充照明，其結(jié)果是隧道照明絕對消耗遠(yuǎn)
低于理論值，這在客觀上使得LED隧道燈相對能耗
較低的產(chǎn)品不具特別競爭力。另外，智能化的照明
節(jié)能控制系統(tǒng)在運(yùn)營過程中，由于受種種條件的限
制，運(yùn)營人員往往傾向于采用簡單的時序控制法對
照明進(jìn)行控制，從而導(dǎo)致智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)長
期不用，未能達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。
參考文獻(xiàn)
El-1公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTGDT0—2004)．北京：人民交通出
版社，2004．
[2]公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范(JTJ026．1—1999)．北京：
人民交通出版社，2000．
E34公路隧道交通工程設(shè)計規(guī)范(JTG／T D71—2004)．北
京：人民交通出版社，2005．
[4]LED隧道燈(LB／T003—2009)．國家半導(dǎo)體照明工程研
發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，2009．
[5]張兆杰．高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實踐．福建交
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