高速公路隧道照明以及供配電節(jié)能的實踐與思考

張弛

摘要：改革開放幾十年間，中國經(jīng)濟高速增長，帶動交通運輸業(yè)不斷發(fā)展壯大，同時帶來的還有資源消耗巨大和環(huán)境破壞嚴(yán)重等不利后果。如何讓公路隧道運營企業(yè)也搭上“綠色經(jīng)濟”快車，是目前交通行業(yè)亟待解決的問題。

關(guān)鍵詞：隧道照明；供電方案；節(jié)能控制

高速公路是整個運輸行業(yè)的生命線，為響應(yīng)“節(jié)能減排”這一基本國策，公路工程建設(shè)在保證施工質(zhì)量的前提下，還應(yīng)以“高效低耗，節(jié)能環(huán)保”為建設(shè)目標(biāo)。隨著施工技術(shù)水平的不斷發(fā)展，高速公路可以穿越崇山峻嶺，其中隧道的貢獻功不可沒，在帶著人們便捷的同時，隧道的運營消耗了大量的電能，其費用在隧道管理相關(guān)單位支出中占很大比重。下面針對隧道高能耗產(chǎn)生的原因以及如何節(jié)約能耗，降低成本等方面進行分析和闡述。

1 簡述隧道供配電系統(tǒng)

隧道是高速公路的重要組成部分，目前我國公路隧道總長度已超過700公里，數(shù)量達1700多座，位居世界第一。隧道可以縮短公路路程，節(jié)省行駛時間，與高速公路普通路段相比，隧道是相對封閉的空間，內(nèi)外光線差距大，而車輛行駛產(chǎn)生的尾氣導(dǎo)致隧道內(nèi)空氣污染嚴(yán)重，同時，車輛數(shù)量急劇增加，使得交通安全隱患也大大高于其他路段，因此，為了保證隧道運營的安全，隧道供配電系統(tǒng)顯得尤為重要。其主要分為以下幾個方面：

1.1 隧道照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)是隧道中最主要的部分，隧道照明可以保證車輛行駛安全，降低駕乘人員的視覺疲勞度。照明系統(tǒng)從隧道口開始分為引入段，適應(yīng)段，過渡段幾個部分。由于隧道構(gòu)造的特殊性，照明系統(tǒng)需要24小時不間斷運行，因此需要較高的電壓支撐。一般情況下，10KV的電網(wǎng)設(shè)計才能滿足整個隧道照明系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

1.2 隧道通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)可以保證隧道舒適、健康、安全運營。車輛在隧道行駛過程中排放出大量有害氣體，嚴(yán)重威脅的駕乘人員的健康安全，而隨著隧道內(nèi)有害氣體濃度增大，隧道內(nèi)可見度逐漸降低，也會對行車安全造成一定影響。因此配備相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)必不可少。通風(fēng)系統(tǒng)一般由風(fēng)機控制裝置、通道組成、通風(fēng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。

1.3 隧道消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)是保證生命安全的最后一道防線。其主要構(gòu)成有火災(zāi)報警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、消防聯(lián)動系統(tǒng)、加壓和供水系統(tǒng)幾個部分。消防系統(tǒng)的設(shè)計必須具備可靠性和安全性，才能做到防患于未然，并在出現(xiàn)災(zāi)情時及時搶險。

1.4 隧道監(jiān)管系統(tǒng)

監(jiān)管系統(tǒng)是隧道供配電系統(tǒng)的中樞，為整個隧道各個系統(tǒng)正常安全運行提供保證。監(jiān)管系統(tǒng)具有設(shè)備異常報警、設(shè)備數(shù)據(jù)查詢管理、遠程監(jiān)管、建立數(shù)據(jù)庫等功能，可對隧道的運營管理提供可靠的數(shù)據(jù)，進行科學(xué)的管理。

2 隧道照明及供配電系統(tǒng)中存在的問題

2.1 照明系統(tǒng)的設(shè)計

目前，照明系統(tǒng)使用的行業(yè)規(guī)范大部分針對長隧道而設(shè)定，對于中短隧道方面涉及很少；而在設(shè)計規(guī)范中，節(jié)能環(huán)保照明設(shè)施的使用、智能照明設(shè)備的使用以及隧道內(nèi)部裝修材料對光線的反射作用等方面的內(nèi)容沒有系統(tǒng)的研究，導(dǎo)致整個照明系統(tǒng)設(shè)計方案單一，能耗大。

2.2 變壓器容量的設(shè)計

隧道內(nèi)各設(shè)備所使用的電量總負(fù)荷決定變壓器的容量。通常情況下一個隧道會設(shè)計兩個變壓器，若有一個發(fā)生故障，其負(fù)荷就由另外一個全部承擔(dān)。而在實際情況中，變壓器并沒有完全發(fā)揮其應(yīng)有的作用，大部分變壓器在隧道運營的過程中，負(fù)荷率最高才能達到30%左右，極大浪費了電力資源，同時對運營單位造成很大的經(jīng)濟損失。

2.3 供電電纜的選擇

電纜連接變壓器和用電設(shè)備。目前大部分隧道供配電設(shè)計中，變壓設(shè)備都設(shè)計在隧道外，以減少隧道內(nèi)的環(huán)境污染。這樣一來。電纜用量大幅增加，眾所周知，電纜主要原材料是銅，這種礦產(chǎn)資源不可再生，導(dǎo)致銅價居高不下，從而使電纜價格一度飆升，使得整個供配電系統(tǒng)成本增加，同時，長距離供電使電量在傳輸過程中造成很大損耗，產(chǎn)生長期的資源浪費。

3 隧道照明及供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

3.1 照明系統(tǒng)中采用新型照明設(shè)施

3.1.1 LED燈具的使用

LED燈具最大的優(yōu)點就是節(jié)能，相對于常規(guī)照明設(shè)備，LED燈具節(jié)能80%-90%左右，而其亮度高，作用距離長，工作時產(chǎn)生熱量低，使用壽命長等特點廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，在隧道照明系統(tǒng)中的運用還處于研究實行初階段。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)隧道各區(qū)域段的亮度要求，統(tǒng)籌計劃。整個隧道在滿足基本照明的基礎(chǔ)上，在隧道的出入口設(shè)置增強照明，利用自動調(diào)光系統(tǒng)，根據(jù)外部光線的強弱調(diào)控增強照明的明暗程度，這樣一來，可以大幅度降低隧道的運營成本和維護成本。

3.1.2 電磁感應(yīng)燈

相關(guān)研究表明，電磁燈在隧道中的運用可以有效縮小駕駛?cè)藛T的內(nèi)外視覺反差，從而在各種天氣情況下都能安全地通過隧道。通過實驗發(fā)現(xiàn)，電磁燈的功率因素為0.99，換言之，電磁燈在工作狀態(tài)下，其無用功率基本為0，這大大提高了電力資源的利用率，節(jié)省運營單位的開支。

3.2 對變壓器的配置方案進一步優(yōu)化

為了使變壓器在最優(yōu)的負(fù)載率在工作，目前隧道的供配電設(shè)計中將通風(fēng)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的變壓器分開設(shè)置，各成體系，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，減少能源損耗。

3.3 科學(xué)選擇供電電纜

隧道的供配電設(shè)計中，電纜的選擇通過詳細(xì)的計算，制定不同的電纜截面選擇方案，通過對比分析，選擇最優(yōu)方案。以往一般計算載流量的大小來確定電纜截面，現(xiàn)在運用最多的是按經(jīng)濟電流密度選擇，通過對比發(fā)現(xiàn)，第二種方案更有利于節(jié)約電能資源，降低整個供配電系統(tǒng)的能耗，經(jīng)濟效益、環(huán)境效益雙豐收。

3.4 優(yōu)化設(shè)計方案

好的方案設(shè)計來源于優(yōu)秀的設(shè)計人才，因此，提高設(shè)計人員的專業(yè)素養(yǎng)是優(yōu)化設(shè)計方案的最主要因素。隧道供配電設(shè)計是一個新興行業(yè)，目前的設(shè)計人員大都缺乏實踐工作，設(shè)計人員在方案設(shè)計初期應(yīng)多進行實地調(diào)查，因地制宜，設(shè)計出低耗、高效、安全的供配電方案，將節(jié)能減排落到實處。

3.5 合理利用應(yīng)急電源

車輛有備胎，供配電方案中也應(yīng)配備應(yīng)急電源。隧道中一旦出現(xiàn)事故，無論事故大小，都會對配電系統(tǒng)造成損害，應(yīng)急電源可以在發(fā)生意外時保障隧道各系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，降低事故災(zāi)害，減少經(jīng)濟損失。在實際工作中，一般會至少選擇兩個應(yīng)急電源，形成兩個獨立的供電系統(tǒng)，若其中一路出現(xiàn)故障，另一路可以正常運轉(zhuǎn)，為隧道的日常運營提供穩(wěn)定的電力保障。

4 結(jié)語

綜上，如何做到隧道供配電系統(tǒng)的節(jié)能高效是一項任重而道遠的工程，功在當(dāng)代，利在千秋。從設(shè)計方案的制定，到施工，最后實施，需要從各方面綜合考慮，合理運用。而隨著科技的進步，各環(huán)節(jié)的節(jié)能措施還可以進一步優(yōu)化，各相關(guān)單位應(yīng)該在這方面加大投資，做好開源節(jié)流，為構(gòu)建節(jié)能社會添磚加瓦。

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（作者單位：蘇交科集團股份有限公司）