高速公路隧道照明節(jié)能減排對(duì)策研究

侯 建 軍

(山西交通控股集團(tuán)有限公司呂梁北高速公路分公司,山西 呂梁　033100)

高速公路隧道施工中，其照明方案是否科學(xué)，對(duì)項(xiàng)目安全運(yùn)營與節(jié)能降耗有很大的影響，在高速公路運(yùn)營管理經(jīng)費(fèi)中，隧道照明電費(fèi)是重要構(gòu)成部分，有很大的絕對(duì)值，所以根據(jù)不同工況，深入研究并制定科學(xué)合理的隧道照明方案，具有非常重要的意義。

1　高速公路隧道照明設(shè)計(jì)影響因素

1.1　項(xiàng)目情況

我國國土面積廣闊，以山丘為主，為了改善交通局面，修建隧道擴(kuò)大交通運(yùn)輸網(wǎng)是十分必要的。但因隧道系統(tǒng)自身設(shè)施配備難、能源耗費(fèi)多、監(jiān)控成本高且管控難等問題，項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)亟待改進(jìn)。實(shí)際施工中，必須要注意以下問題：項(xiàng)目自身線形、長度、交通運(yùn)輸及隧道內(nèi)亮度與周邊地理環(huán)境。

1.2　照明影響與特點(diǎn)

基于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)車速，車輛通過隧道時(shí)，用時(shí)較短，但因亮度變化大，引起很多視覺問題。隧道內(nèi)因環(huán)境封閉，導(dǎo)致車輛廢氣排放聚集，而形成煙霧，能夠吸收與散射車輛發(fā)出的燈光，降低能見度，影響司機(jī)正常駕駛。進(jìn)入隧道中，司機(jī)視覺由明亮到暗再到明亮，隧道內(nèi)外光亮差異太大時(shí)，司機(jī)就無法適應(yīng)這種視覺變化。

1.3　照明亮度

一般，隧道照明可劃分為入口段、過渡段、中間段及出口段等部分照明。相較之其他分段，入口段照明要求更加嚴(yán)格，亮度要從明亮自然光環(huán)境逐漸降低到較低水平。具體而言，白天要結(jié)合隧道外亮度、車速、入口處視場(chǎng)及隧道長度確定隧道入口段照明。

2　具體分析隧道節(jié)能減排策略

2.1　照明形式要具備高效性

公路隧道建設(shè)中，逆光、順光及對(duì)稱是其照明主要形式。道路幾何與氣候處于同一條件時(shí)，比較上述照明形式，根據(jù)能見度確定其優(yōu)勢(shì)與不足。實(shí)踐證明，與其他照明方式相比，順光方式優(yōu)勢(shì)微乎其微，其正常使用與光照、隧道墻壁反射及路面狀況等因素密切相關(guān)。公路隧道中，連續(xù)線形安裝并使用照明燈具時(shí)，對(duì)稱照明具有良好效果；只要符合條件，逆光照明才能保持良好視覺對(duì)比，并有效控制眩光處于可接受范圍內(nèi)。在公路隧道照明中，最佳的配光形式是逆光與寬光帶對(duì)稱相結(jié)合的照明形式，公路隧道入口與中間段，分別選用逆光與寬光帶對(duì)稱照明系統(tǒng)，是最為有效的一種照明組合系統(tǒng)。

2.2　合理應(yīng)用照明智能化控制系統(tǒng)

公路隧道建設(shè)中，必須要結(jié)合時(shí)間、天氣、L20(S)洞外亮度、過往車輛、平均時(shí)速、異?；馂?zāi)及養(yǎng)護(hù)等各方面因素，對(duì)照明做好控制。我國招商局重慶交科研設(shè)計(jì)院，率先提出根據(jù)三元參數(shù)即L20(S)洞外亮度、過往車輛與平均時(shí)速，對(duì)隧道照明合理設(shè)計(jì)控制模型。研究顯示，相較之傳統(tǒng)照明控制模式，該模型電能節(jié)省達(dá)到36.6%。公路隧道使用LED燈照明，使用無極調(diào)光控制方法，隨著照明控制參數(shù)的改變，持續(xù)調(diào)節(jié)燈具使用功率，得到的亮度有所差異，以此對(duì)公路隧道實(shí)際照明情況進(jìn)行平穩(wěn)調(diào)控。傳統(tǒng)分級(jí)調(diào)控方法，照明亮度分級(jí)較少，造成電能嚴(yán)重浪費(fèi)；無極調(diào)光控制方法則能夠根據(jù)照明需求曲線，優(yōu)化控制效果實(shí)現(xiàn)“按需照明”的節(jié)能目的。另外，在一些高速公路中短期隧道照明系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控難度大，結(jié)合GPRS技術(shù)中短隧道照明遠(yuǎn)程監(jiān)控方案，總體照明節(jié)能率達(dá)到30%。

2.3　嚴(yán)格依照要求布置照明燈具

公路隧道施工中，照明燈具布置形式主要有中間單排、兩邊對(duì)稱及交錯(cuò)等三種方式。不同的布置方法，燈具使用數(shù)量及養(yǎng)護(hù)工作就不同。招商局重慶交科研設(shè)計(jì)院，通過研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，燈具中間單排布置效率明顯高于兩邊布置，而兩邊交錯(cuò)又比對(duì)稱布置效率高。此外，很多照明試驗(yàn)時(shí)，研究人員將燈具布置在公路隧道一側(cè)，高度為6.3 m，現(xiàn)階段公路隧道管理中，這種布設(shè)方式為公路隧道養(yǎng)護(hù)維修提供了很大的便利，有很高的實(shí)用性。

2.4　科學(xué)預(yù)測(cè)交通量

公路隧道照明設(shè)計(jì)中，交通量設(shè)計(jì)是重要基準(zhǔn)參數(shù)，速度設(shè)計(jì)相同條件下，交通量設(shè)計(jì)不同，公路隧道照明需求就不同。比如設(shè)計(jì)速度是80 km/h，相較之小交通量，理論上大交通量電能使用率多40%；速度設(shè)計(jì)為60 km/h，從理論角度來看，相較之小交通量，交通量大的話，電能消耗多47%。山區(qū)高速公路建設(shè)運(yùn)營管理中，交通量并不大，原因在于新建道路交通量是由趨勢(shì)增長、轉(zhuǎn)移及誘增三部分交通量構(gòu)成的，實(shí)踐證明，一般項(xiàng)目全線通車2年～3年后，轉(zhuǎn)移與誘增交通量才會(huì)出現(xiàn)，通車初期只存在趨勢(shì)增長交通量，且比較小。同時(shí)，我國高速公路工程建設(shè)相關(guān)可行性研究報(bào)告中，交通量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性有待提高，與預(yù)測(cè)交通量相比，實(shí)際交通量并不大，因此科學(xué)預(yù)測(cè)交通量，為公路隧道優(yōu)化設(shè)計(jì)并實(shí)施照明系統(tǒng)是十分必要的。

2.5　照明節(jié)電設(shè)施選用必須要科學(xué)

隧道照明燈具中，智能化照明設(shè)備，屬于一種特殊設(shè)計(jì)自耦降壓裝置，針對(duì)電網(wǎng)欠壓問題，利用補(bǔ)償電壓器、控制電路、靜態(tài)開關(guān)、中央處理器及多軸頭變壓器等實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)補(bǔ)償，負(fù)載正弦波電壓穩(wěn)定，以此將內(nèi)外部用電條件綜合分析，對(duì)電網(wǎng)浪涌或噪聲、干擾、功率及諧波等進(jìn)行抑制或優(yōu)化處理，根據(jù)電壓確定曲線，穩(wěn)定設(shè)施電壓，促使系統(tǒng)保持最佳電能效率。假設(shè)電網(wǎng)電壓為390 V/400 V與410 V，照明節(jié)電設(shè)備應(yīng)用后，隧道照明系統(tǒng)節(jié)能率分別為20.2%,25.3%與30.9%。例如，重慶界水高速南湖段隧道施工中，其照明系統(tǒng)節(jié)能減排項(xiàng)目改造施工中，采用照明節(jié)電設(shè)備節(jié)能效果顯著，電能節(jié)能率高達(dá)近30%。

2.6　對(duì)照明設(shè)置加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

一旦公路隧道照明燈具投入使用后，同時(shí)就會(huì)引起光衰減，原因在于光源或燈具表面，被油污或塵埃附著住，降低了光的投射與反射能力，同時(shí)受光源自身光減少與失效等影響，隧道照明燈具養(yǎng)護(hù)措施不到位或沒有，照明水平就大打折扣，降低路面可視度，不利于安全運(yùn)營。所以，定期養(yǎng)護(hù)公路隧道照明系統(tǒng)是十分必要的，定期徹底清潔照明燈具，保持所需照明水平、節(jié)省投資與運(yùn)營成本，為車輛安全通行提供保障。

3　結(jié)語

隨著社會(huì)化經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代科技水平不斷提高，一定程度上，為公路隧道照明帶來了很大的發(fā)展機(jī)遇，照明系統(tǒng)發(fā)展前景廣闊，有較好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，因此在實(shí)際施工中，相關(guān)管理部門必須要重視這一技術(shù)的應(yīng)用，以此為我國交通行業(yè)節(jié)能減排工作的順利實(shí)施樹立典范。