關(guān)于高速公路隧道照明節(jié)能措施的探討

黃柳盛

摘 要：目前我國(guó)公路隧道照明能耗嚴(yán)重，存在的突出問(wèn)題是隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)照度超標(biāo)、控制方式相對(duì)落后、節(jié)能理念存在誤區(qū)、節(jié)能措施比較單一。本文以百色高速公路6座示范工程隧道為例，分析了LED燈加高壓鈉燈應(yīng)用于公路隧道基本照明的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益，研究結(jié)果表明綜合效益極其顯著，但相關(guān)技術(shù)瓶頸問(wèn)題亟待解決。

關(guān)鍵詞：公路隧道；隧道照明；照明節(jié)能

1 前言

高速公路的建設(shè)逐步向山區(qū)延伸，公路隧道數(shù)量日趨增多，截至2014年，全國(guó)公路隧道為12404處，1075.67萬(wàn)m。公路隧道的優(yōu)點(diǎn)在于減少道路里程、提升行車速度、提高交通運(yùn)輸效率和節(jié)省用地；缺點(diǎn)是照明系統(tǒng)能耗較高，被人們戲稱為 “能耗大戶”。隨著越來(lái)越多的公路隧道投入運(yùn)營(yíng)，節(jié)能減排的重要性和緊迫性就越來(lái)越明顯了，節(jié)能減排在公路隧道照明方面的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。

2 公路隧道照明節(jié)能存在的突出問(wèn)題

通過(guò)調(diào)查研究，我國(guó)高速公路隧道照明節(jié)能主要存在以下突出問(wèn)題：一是經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益之間的平衡，高速公路隧道照明節(jié)能減排方案的實(shí)施在一定程度上使企業(yè)的投入成本變高，變相地降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，如目前大量推廣應(yīng)用的公路隧道LED燈就存在一個(gè)突出的問(wèn)題——“節(jié)能不節(jié)錢(qián)”；二是目前市場(chǎng)上存在很多打著節(jié)能旗號(hào)的不合格產(chǎn)品，但是企業(yè)如何對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行鑒定，缺少權(quán)威機(jī)構(gòu)的強(qiáng)力支持；三是國(guó)內(nèi)尚未建立適用于高速公路隧道的能耗指標(biāo)體系，造成企業(yè)無(wú)法準(zhǔn)確掌握高速公路隧道照明的具體能耗情況和節(jié)能效果，從而制約了節(jié)能減排工作的深入開(kāi)展；四是我國(guó)的相關(guān)政策和法規(guī)對(duì)高速公路隧道照明節(jié)能減排的支持力度不夠，現(xiàn)階段高速公路隧道照明節(jié)能基本是企業(yè)自發(fā)組織的；五是各級(jí)部門(mén)對(duì)高速公路隧道照明節(jié)能減排的資金投入較少。

3 公路隧道照明節(jié)能的對(duì)策

3.1 合理布設(shè)照明燈具

目前國(guó)內(nèi)高速公路隧道內(nèi)照明燈具的傳統(tǒng)布置方式有3種：兩側(cè)對(duì)稱布燈、兩側(cè)交錯(cuò)布燈、中間單排布燈。選擇不同的布燈方式，其所用燈具數(shù)量和養(yǎng)護(hù)難易會(huì)有所區(qū)別。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，中間單排布燈比兩側(cè)布燈效率高，兩側(cè)交錯(cuò)布燈比兩側(cè)對(duì)稱布燈效率高。工程實(shí)踐證明，選用拱頂側(cè)偏布燈，燈具的安裝高度為6.3m，既是一種效率較高的布燈方式，而且能較好地解決需要完全封閉隧道才能進(jìn)行高速公路隧道照明燈具維護(hù)維修的難題。

3.2 鈉燈與LED燈的技術(shù)組合

目前國(guó)內(nèi)高速公路隧道照明燈具主要為高壓鈉燈。高壓鈉燈具有光效較高、壽命較長(zhǎng)、色溫高、舒適性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在大量的電能損耗，頻繁地更換燈具增加了運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，會(huì)產(chǎn)生光污染、熱輻射等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)都限制著高速公路的正常運(yùn)營(yíng)。

目前，隧道使用的新光源中LED燈是使用最多的，它具有顯色性較好，很接近于自然光，減少司乘人員白天駕車進(jìn)入隧道的適應(yīng)時(shí)間，提高行車安全。同時(shí)，LED光源工作電壓低，輸出光通量隨電壓波動(dòng)小，效率比高壓鈉燈高，可達(dá)90%以上，減少了額外的功率消耗，節(jié)能效果較好。

隧道出入口段的照明，由于必須解決入口“黑洞”、出口“亮洞”的現(xiàn)象，對(duì)照明亮度有很高的要求，照明燈具的布設(shè)也相對(duì)較多，再加上洞口煙霧濃度高的特點(diǎn)，現(xiàn)在實(shí)際運(yùn)用中把不同光源結(jié)合起來(lái)，即在隧道的出入口段、過(guò)渡段采用高壓鈉燈和LED燈相結(jié)合的方式，這種“組合照明”方式不僅能滿足隧道照明亮度的要求，而且提高了照明效率，優(yōu)化了照明效果，同時(shí)也可以使隧道的運(yùn)營(yíng)成本降到最低。

4 工程概況

以百色高速公路運(yùn)營(yíng)公司所轄隧道為例，果鑾隧道、巖信隧道、金龍巖隧道采用LED燈為照明燈具，其中入口加強(qiáng)段和出口加強(qiáng)段為雙側(cè)相對(duì)布燈，其余為拱頂側(cè)偏布燈，采用車輛感應(yīng)調(diào)光設(shè)備。從隧道的配光及光感來(lái)看，在隧道的入口加強(qiáng)段和過(guò)渡段采用高壓鈉燈和LED燈相結(jié)合，使光線更柔和，增強(qiáng)了司乘人員入口的適應(yīng)性，同時(shí)也解決了隧道洞口光透過(guò)率的問(wèn)題。隧道中間段由于光照度要求不高，所以使用的燈具較少，采用高壓鈉燈和LED燈組合的效果就不明顯。考慮到運(yùn)營(yíng)、電費(fèi)等因素，基本段全部采用LED燈，單單從燈具的功率分析來(lái)看，隧道采用高壓鈉燈和LED燈相結(jié)合的方式遠(yuǎn)比單純使用高壓鈉燈要更節(jié)能，節(jié)能可達(dá)到50%以上，更有利于公路隧道照明的節(jié)能環(huán)保。

從表1中，我們很容易就能發(fā)現(xiàn)，平均每米每天用電量最高的是隆田隧道，其次是澤屯隧道，第三是那央隧道，然后依次是金龍巖隧道、巖信隧道、果鑾隧道。同樣采用雙側(cè)相對(duì)布燈方式，采用LED燈具作為照明燈具的隧道明顯耗電量少；同樣采用LED燈具作為照明燈具，在耗電量方面拱頂側(cè)偏布燈較少。入口加強(qiáng)段和出口加強(qiáng)段為雙側(cè)相對(duì)布燈，其余為拱頂側(cè)偏布燈方式，與雙側(cè)相對(duì)布燈方式相比，雙側(cè)相對(duì)布燈方式耗電要大。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）目前國(guó)內(nèi)大部分高速公路隧道照明能耗嚴(yán)重，造成該現(xiàn)象的主要原因是隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)照度超標(biāo)、控制方式相對(duì)落后、節(jié)能理念存在誤區(qū)、節(jié)能措施比較單一。

（2）高速公路隧道照明節(jié)能措施有以下3個(gè)方面：技術(shù)性節(jié)能、結(jié)構(gòu)性節(jié)能和管理性節(jié)能。工程實(shí)踐表明，節(jié)能技術(shù)由單一技術(shù)運(yùn)用向綜合技術(shù)運(yùn)用轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)性節(jié)能由注重技術(shù)向解決關(guān)鍵問(wèn)題轉(zhuǎn)變，管理思路由粗放式運(yùn)營(yíng)向精細(xì)化運(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)變，那么高速公路隧道運(yùn)營(yíng)照明節(jié)能20% 以上的目標(biāo)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

（3）由于高速公路隧道照明必須解決入口“黑洞”、出口“亮洞”的問(wèn)題，而高速公路隧道 LED 燈在大功率燈具技術(shù)上還存在很多問(wèn)題，目前尚不能完全取代傳統(tǒng)高壓鈉燈。

（4）目前無(wú)論是國(guó)家政策導(dǎo)向，還是企業(yè)的成本考慮，在保證安全的前提下使用更加省電的高速公路隧道照明模式將是以后隧道照明的研究和發(fā)展方向。因此，“采用合理的高壓鈉燈與LED燈具結(jié)合，根據(jù)不同時(shí)間段、不同天氣情況洞內(nèi)外光度差的不同以及隧道內(nèi)有車和無(wú)車時(shí)對(duì)亮度的不同要求，使用調(diào)光設(shè)備進(jìn)行調(diào)光控制”，這一高速公路隧道照明模式將會(huì)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

（5）高速公路隧道的光電照明造成能源供應(yīng)短缺與運(yùn)營(yíng)成本增加。本文提出的在隧道的入口加強(qiáng)段和過(guò)渡段采用高壓鈉燈和LED燈相結(jié)合、基本段全部采用LED燈照明的方式，不僅滿足了高速公路隧道照明的要求，而且降低了隧道運(yùn)營(yíng)、電費(fèi)和維護(hù)成本，使整個(gè)隧道達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]涂耘，王少飛，張琦，等.西漢高速公路隧道照明系統(tǒng)評(píng)估研究[J].照 明 工 程 學(xué) 報(bào)，2010，21（5）：15-21，36.

[2]涂耘，王少飛，鄧欣，等.公路隧道 LED 燈應(yīng)用探討[J].照明工程學(xué)報(bào)，2011，22（5）：51-55.

[3]楊翠，胡國(guó)輝，王少飛，等.城市道路發(fā)光二極管照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].光源與照明，2014，（4）：25-28，37.

[4]高飛，鄭炳松.照明與CO2的減排[J].照明工程學(xué)報(bào)，2011，22（3）：100-103.

（作者單位：廣西交通投資集團(tuán)百色高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司）