隧道照明节能分析与系统设计方案.docVIP

隧道照明节能分析与系统设计方案目前有关隧道照明的节能，主要是采用高功率因数的照明灯具（配高效电子镇流器）、隧道内两侧铺反射率高的装修材料、尽量缩短供电电缆长度以减少线路损耗、合理布置配电房的位置、集中调光控制、减少洞外亮度等方法。为了进一步节能，设计者还把隧道内的灯具分为全日灯、黄昏灯、白日灯和应急灯等几个回路进行人工或自动的控制。纵观现有的这些方法，虽然有一定的节能效果，但在实际运行中还是存在着电能的浪费现象，以及营运过程中产生的与行车安全和隧道监控之间的矛盾等问题。 　　问题的提出 　　一、 现有隧道照明控制模式设计，在实际运行中存在相当大的电能浪费。 　　目前，隧道照明设计者依据规范通常把隧道分为入口段、过渡段、中间段和出口段等四个段来设计照明，其中过渡段有两个，分别设计在中间段前后。各段的长度和照度（lx）是从全年行车安全要求出发，对洞内最大照度的设计是以全年洞外最大亮度和最高行车时速来确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度。能够实现照明自动控制的非常有限，通常因线路布线回路的限制，只能做到2、3级人工或自动控制，对于如天气、车速、车流量等参数只是在设计阶段给予以最大值考虑，最终各段照明的长度和照度也始终是处于最大值状态。对于天气、车速、车流量等时变参数无法从宏观上对整个隧道的照明进行自适应方式调制。因此，目前这种传统设计与使用的隧道照明系统存在着大量电能浪费问题。 　　二、现有隧道照明控制营运中节能与安全的矛盾突出。 营运者为了节省电费，往往都不采用自动控制，因为现有的自动控制没有涉及天气和车流量等实时变化因素。实际上营运者采用手动控制方式工作，在规定的时间人工开关隧道灯，白天全开灯，晚上关掉所有的灯。部分营运者考虑白天电能浪费严重，有的只开全日灯。这种灯控方式表面上有一定的节能效果，但其实当洞外亮度小于1500cd/m2时，只要确保隧道内路面亮度总均匀度U0、亮度纵向均匀度U1以及各段亮度达到相应要求，符合行车视觉要求，取其照度最小值即可，并非一定要达到开全日灯时的亮度。其次，存在一个洞口亮度不够的安全隐患问题。由于一天中洞外亮度变化很大，按照司机行车从进入到离开隧道全过程的视觉适应要求，当洞外亮度较大时，入洞口亮度应和洞外亮度及洞内亮度有较好的交替，要考虑入口端洞口排出的大量废气可能降低亮度对比度和照明效果，所以期间要保持洞口足够的亮度，否则在车子进入洞口的瞬间，司机眼前感觉一片黑暗，产生“黑洞效应”，如果前方有障碍车或行驶较慢的车辆，可能诱发连环撞车事故。同样，当隧道出口洞外亮度很高时，隧道内离隧道出口一段距离的亮度不能过低，以防止大型车辆后紧跟有小车，小车难以被发现、视认的情况发生。因此，隧道内照明的节能不是简单地开关某些灯具，而是要求建立在行车安全基础上的最大节能。 　　三、 有隧道照明控制营运中节能与隧道监控的矛盾。 　　隧道监控是隧道管理的重要组成部分，目前隧道照明与监控之间产生的矛盾主要在夜间。营运者为了省电，夜幕降临时关闭隧道内所有的灯，由于目前国内隧道普遍采用非红外线摄像头，隧道内部一片漆黑，使得无法发挥有效监控，夜间直接造成从摄像头到监视器之间大量设备电能的浪费。这种间断的监控也不符合重要隧道内所需的监控要求：夜间，在有人进入隧道或发生偷盗、破坏等现象，很难被及时发现；在车辆发生故障或发生交通事故时，不但监控不到，而且在处理时不能提供必要照明。在设计中应考虑在隧道发生紧急情况时，隧道内灯具能够根据需要自动控制照明亮度。比如隧道内发生火灾或拥挤堵塞时，为帮助隧道及时排除危险，系统自动将全部灯点亮，系统的手动控制应能够可以在多处实现，如监控中心，隧道管理房或隧道内的其他位置等。从安全、监控、节能及所能提供便利等方面综合考虑，夜间隧道内提供适当的照明是必要的。 　　节能方法 　　在隧道照明系统的设计中，通常入口段和出口段灯具的密度和照度最大，中间段最小。而中间段灯具的布设长度一般最长，其他各段灯具的布设长度根据隧道实际长度和实际要求的不同而有所不同。根据国家公路隧道通风照明设计规范的设计要求，隧道照明的设计应考虑车流量和车速的因素，所以影响隧道内灯具照度的设计主要有车速、车流量和洞外亮度三个因素。 　　当平均车速较大时，应按要求适当增加入口段和过渡段照明的长度和照度，中间段、出口段的照度也应相应增加，反之相应减小。有关研究机构曾做过现场实测，在车辆通过隧道洞口前后，会很自然地降速，通过隧道时，车速普遍下降30％左右,因此在考虑车速对隧道内各段照明的长度和亮度的影响时，应注意考虑这一点。当交通量大增时，入口段、过渡段、中间段、出口段的照度应相应增加，此时路面均匀度U0和纵向均匀度U1也应相应增加，反之相应减小。影响洞内亮度设计的另一主要因素是洞外亮度，洞外亮度除了和洞口所处的位置有关外，白天主要由天气