高速照明節(jié)能減耗探索

【摘 要】隨著高速公路的普及和延伸，高速照明水平與節(jié)能減耗之間的矛盾日益凸顯。針對(duì)高速照明出現(xiàn)的照明參數(shù)需要完善、照明控制方式落后和照明設(shè)施養(yǎng)護(hù)不到位等問題提出相應(yīng)的解決措施。工程實(shí)踐表明這些措施可以節(jié)能20%左右具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

【關(guān)鍵詞】高速公路；照明節(jié)能；減耗措施

一、引言

目前高速公路正在我國(guó)普及，建設(shè)速度和建設(shè)規(guī)模都在大幅度攀升。在建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)和節(jié)能降耗的政策倡導(dǎo)下，人們?cè)絹碓疥P(guān)注高速公路的照明節(jié)能。隨著隧道的頻繁使用，隧道長(zhǎng)度的不斷增加，針對(duì)隧道的節(jié)能日益受到研究人員、高速投資方和高速管理人員的注意。西安到漢中的高速公路全年照明電費(fèi)接近2300萬元。隨著高速公路的普及和向山區(qū)的延伸，隧道的數(shù)量和長(zhǎng)度不斷增加。本文從公路隧道照明的設(shè)計(jì)和問題入手，針對(duì)性的提出提出節(jié)能措施，以期為未來的施工設(shè)計(jì)做出參考做出參考。

二、高速公路照明分析

（一）高速照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

高速照明的目的是使司機(jī)安全行駛，提高隧道的通行效率，避免因亮度的突然變化造成司機(jī)無法適應(yīng)環(huán)境影響行車安全。但是照明的設(shè)計(jì)要避免與外界亮度銜接不好、過度不平穩(wěn)造成視覺上的“黑洞效應(yīng)”和“眩光效應(yīng)”，營(yíng)造良好的視覺環(huán)境，降低安全隱患。一般把隧道分為入口段、中間段、過渡段、基本段和出口段這五個(gè)照明區(qū)域。入口段設(shè)計(jì)要對(duì)速度和亮度綜合考慮。較低的洞外亮度值可以降低隧道內(nèi)光照強(qiáng)度，有利于節(jié)能。中間段是司機(jī)的適應(yīng)段，如果中間段太短會(huì)使司機(jī)產(chǎn)生黑洞效應(yīng)，一般選取中間段亮度與外界亮度比值為1/15～1/30之間。過渡段的亮度是在不斷變化的，從中間段的亮度過渡到基本段。基本段亮度較為固定，一般為20～30cd/m2，上限為40cd/m2。

（二）高速照明存在的問題

高速照明在初期的施工設(shè)計(jì)和日常的運(yùn)行管理方面存在著許多問題，主要表現(xiàn)為以下方面：

1、照明設(shè)計(jì)參數(shù)需要完善?！豆匪淼劳L(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布至今已有15年。這段時(shí)間我國(guó)無論是高速建設(shè)規(guī)模和建設(shè)質(zhì)量都有了較大變化，新材料、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，原有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和照明參數(shù)已經(jīng)不能符合現(xiàn)有條件。如洞外亮度參考值指標(biāo)已不完全適應(yīng)，還有一些其他的指標(biāo)需要完善。

2、照明控制方式落后。原有高速公路建設(shè)時(shí)受制于當(dāng)時(shí)技術(shù)和水平，照明系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或者自動(dòng)控制，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工操作。這一方面造成了大量的能源消耗，另一方面耗費(fèi)了大量人力物力。新建高速公路雖然采用了時(shí)序分級(jí)調(diào)光控制系統(tǒng)，但是無法結(jié)合天氣進(jìn)行自適應(yīng)控制，但是 “過度照明”、“無效照明”現(xiàn)象嚴(yán)重，這不僅浪費(fèi)電能，還為交通安全埋下隱患。

3、照明設(shè)施養(yǎng)護(hù)不到位。在高速公路使用初期照明系統(tǒng)可以得到良好的應(yīng)用，但是隨著使用時(shí)間的增加，燈光受污染嚴(yán)重，無法達(dá)到規(guī)定的亮度值，降低了光利用率。這對(duì)行車安全造成了重大影響。

三、高速公路照明節(jié)能措施

高速照明系統(tǒng)的節(jié)能包含設(shè)計(jì)節(jié)能和管理節(jié)能。其中設(shè)計(jì)節(jié)能是節(jié)能的重要措施，但是設(shè)計(jì)節(jié)能受技術(shù)水平和資金的限制，只有同時(shí)做好管理節(jié)能才能最大限度的發(fā)揮節(jié)能措施的效果。

（一）準(zhǔn)確測(cè)量洞外亮度。洞外亮度是高速隧道照明設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。洞外亮度的降低有利于入口處照明強(qiáng)度的減小，可以降低照明費(fèi)用。但是設(shè)計(jì)單位為節(jié)省工作量，不考慮實(shí)際情況統(tǒng)一選擇標(biāo)準(zhǔn)的上限值4000cd/m2，使得洞口照明亮度過高，造成不必要的浪費(fèi)。目前重慶交通科研設(shè)計(jì)院使用環(huán)境簡(jiǎn)圖法，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行合理化建議，節(jié)約了千萬元投資，涂耘使用基于數(shù)碼技術(shù)的洞外測(cè)量方法，為洞外亮度的實(shí)時(shí)測(cè)量提供了可能。經(jīng)數(shù)據(jù)分析得，若把洞外亮度參數(shù)有4000cd/m2降低為3000cd/m2，可使照明費(fèi)用降低25.4%。

（二）選擇節(jié)能光源。根據(jù)“中間視覺理論”和“對(duì)目標(biāo)物體反應(yīng)時(shí)間的視覺功效法”這兩種新型視覺理論，使用高壓鈉燈作為基準(zhǔn)亮度，為L(zhǎng)ED等新型光源提供設(shè)計(jì)指標(biāo)，以進(jìn)行合理的等效亮度。實(shí)驗(yàn)表明節(jié)能光源可比傳統(tǒng)光源節(jié)能35%。

（三）提高照明控制智能化。照明系統(tǒng)的控制要綜合考慮時(shí)間、天氣、車速、交通量以及洞外亮度等因素綜合考慮。但是目前智能系統(tǒng)無法考慮這么多因素。已有的成果是使用洞外亮度、交通量和車速三元參數(shù)控制模型，與傳統(tǒng)控制相比，節(jié)能36.6%。LED節(jié)能燈具還能無級(jí)調(diào)控?zé)艟吖β?，?shí)現(xiàn)亮度變化的平滑調(diào)控，使其響應(yīng)亮度曲線達(dá)到最佳節(jié)能效果，按需照明。采用基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。

（四）合理布置燈具。隧道燈具布置有中間單排燈、兩側(cè)對(duì)稱燈和兩側(cè)交錯(cuò)布置燈。研究表明中間布置比雙側(cè)布置效率高，同為雙側(cè)布置，但是交錯(cuò)布置比對(duì)稱布置效率更高。為解決燈具維修養(yǎng)護(hù)難題，把燈具布置在隧道一側(cè)，高度為6.3m，既解決了照明效率。又有利于燈具維護(hù)。

（五）細(xì)化照明方向。除隧道以外，收費(fèi)廣場(chǎng)和互通匝道對(duì)電能的消耗也較大。按照收費(fèi)廣場(chǎng)的車流方向?qū)φ彰骰芈愤M(jìn)行細(xì)分，靈活開啟。收費(fèi)廣場(chǎng)對(duì)照明均勻度要求較高，通常是全夜運(yùn)行，夜間電網(wǎng)波動(dòng)較大，不僅影響燈具壽命，還影響照明效果。可以采用只能實(shí)時(shí)穩(wěn)壓系統(tǒng)，上半夜通過穩(wěn)壓節(jié)能，下半夜通過降壓減流節(jié)能。對(duì)于互通匝道和服務(wù)區(qū)可以按照通行需求對(duì)照明功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于同一燈桿上的燈具進(jìn)行分組，采用時(shí)控/光控減少燈具數(shù)量，根據(jù)車流量自動(dòng)控制各燈功率。

四、高速照明節(jié)能對(duì)于環(huán)保的意義

高速照明節(jié)能系統(tǒng)有利于我國(guó)建設(shè)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會(huì)，推進(jìn)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)，使節(jié)能減耗在各行各業(yè)全面展開，促進(jìn)自然與社會(huì)的和諧。高速的環(huán)保節(jié)能要與環(huán)境發(fā)展的環(huán)保節(jié)能結(jié)合起來，使節(jié)能減耗在高速公路建設(shè)和維護(hù)中自覺開展起來。

五、結(jié)束語

高速公路照明節(jié)能要把設(shè)計(jì)節(jié)能與管理節(jié)能聯(lián)合使用才能達(dá)到最佳節(jié)能效果。照明節(jié)能涵蓋很多內(nèi)容，要實(shí)現(xiàn)節(jié)能就要從各個(gè)方面入手，統(tǒng)籌兼顧，綜合考慮。工程應(yīng)用表明這些措施可使照明綜合節(jié)能20%以上，具有良好的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。有關(guān)部門要積極推進(jìn)高速照明技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為交通事業(yè)節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

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