高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用研究

劉浩

摘? ?要：LED作為一種新型光源，性能優(yōu)越、節(jié)能效果較好，現(xiàn)如今廣泛應(yīng)用在高速公路隧道照明中，全面響應(yīng)了國家節(jié)能減排的大力號(hào)召，因此本文針對高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用進(jìn)行研究?；贚ED隧道照明燈特點(diǎn)，分析其在實(shí)際應(yīng)用過程中，LED燈具的應(yīng)用優(yōu)勢，然后從兩個(gè)實(shí)際案例入手，具體分析LED燈具的應(yīng)用。隧道是高速公路的重要組成部分，和普通路段不同，隧道中內(nèi)外亮度差極大、空氣污染嚴(yán)重、凈寬小、高度低、噪聲大，在這樣的環(huán)境下，保證高速公路隧道照明十分重要。

關(guān)鍵詞：LED照明系統(tǒng)? 高速公路隧道? 節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TU88? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（a）-0019-02

1? LED隧道照明燈特點(diǎn)

和普通的鈉燈相比，LED燈具的實(shí)際使用光效較高，可以達(dá)到70～80lm/W，而鈉燈雖然可以做到360°發(fā)光，但實(shí)際光效只有40～50lm/W。LED光源的壽命較長，從理論上講壽命可以達(dá)到3～5萬h，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，可能相對縮減，但是相對于高壓鈉燈4000～6000h而言，壽命優(yōu)勢十分明顯。此外，LED燈具的顯色性較高、色溫較低，顯色性關(guān)系到照明清晰度，指的就是在同樣亮度下，顯色性越高，越能夠看清物體。根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，LED的顯色指數(shù)高達(dá)80，而普通高壓鈉燈的顯色指數(shù)只有23左右，不僅如此，高壓鈉燈的色溫在2000K左右，LED燈具的色溫在5000～8000K。從環(huán)保效果上看，LED燈具的效果也優(yōu)于普通高壓鈉燈，不會(huì)對環(huán)境造成較大的污染。但是LED燈具的價(jià)格較高，作為新型照明產(chǎn)品，價(jià)格是普通高壓鈉燈的3～4倍，相對較貴。

2? 高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

隨著高速公路隧道的數(shù)量不斷增加，隧道運(yùn)營照明成本不斷增加，LED隧道燈的推廣應(yīng)用勢在必行，借助LED隧道燈的優(yōu)勢特點(diǎn)，可以有效解決高速公路隧道燈照明系統(tǒng)中存在的問題。根據(jù)實(shí)際計(jì)算情況來看，在同一個(gè)亮度環(huán)境情況下，LED燈所需要的功率是高壓鈉燈的60%，照明用電量也只有60%左右。由此可知，使用LED燈可以有效節(jié)約照明用電量，省電效果十分明顯，長期使用，運(yùn)營照明費(fèi)用也會(huì)明顯降低。從壽命上看，LED燈具的使用壽命是普通高壓鈉燈的一倍，在長時(shí)間的運(yùn)營中，LED燈具的更換頻率較低，維護(hù)費(fèi)用也相對較低。從顯色性上，雖然目前并沒有關(guān)于隧道LED照明系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，大都是根據(jù)高壓鈉燈特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在這樣的情況下，LED燈具會(huì)給人更加明亮的感覺。實(shí)際上，在相同辨識(shí)條件下，LED燈具在同樣視覺效果下，所需要的亮度更低，也就是說，只要制定出符合LED燈具的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化照明規(guī)范，亮度指標(biāo)就會(huì)降低，功率和用電量也會(huì)隨之降低。

3? 高速公路隧道燈具照明的基本要求

高速公路中隧道照明系統(tǒng)極為重要，是保證駕駛?cè)藛T出入隧道安全的重要因素，每個(gè)國家在高速公路隧道上都有著自己的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。每個(gè)國家的基本要求包括以下幾個(gè)方面：第一，照明系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)24h運(yùn)行;第二，白天時(shí)，隧道亮度要逐漸減弱;第三，出入口段設(shè)置過渡照明系統(tǒng)，夜間不需要加強(qiáng);第四，照明梯度呈現(xiàn)U字型，滿足視覺特性要求。

入口段作為隧道的第一區(qū)段，也是交通事故高發(fā)區(qū)域，如果駕駛員在安全剎車距離內(nèi)沒有看見障礙物，那么就會(huì)發(fā)生交通事故，入口段亮度設(shè)計(jì)需要考慮到折減系數(shù)、洞外亮度等，其中折減系數(shù)是通過行車速度和預(yù)計(jì)交通量進(jìn)行計(jì)算。過渡段在長隧道中較為重要，通過過渡段讓駕駛員逐漸適應(yīng)隧道內(nèi)亮度水平，因此在這一階段要讓亮度水平從高到低依次變化，具體可以參照GIE適應(yīng)曲線要求?；径问钦麄€(gè)隧道內(nèi)污染狀況最為嚴(yán)重的區(qū)域，考慮到這一因素，在設(shè)計(jì)基本段亮度水平時(shí)，要保證其照明亮度高于普通道路。出口段實(shí)際上不需要安裝照明設(shè)備，但是為了保證駕駛員在離開隧道時(shí)可以保證良好的后向視覺，也要安裝照明系統(tǒng)，可以和入口段一致。

4? 高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用案例

根據(jù)高速公路隧道照明系統(tǒng)要求，進(jìn)一步分析高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用案例。

（1）案例一。

以某分離式公路隧道為例，對該隧道進(jìn)行照明系統(tǒng)改造，結(jié)合公路隧道的實(shí)際運(yùn)營情況以及原有實(shí)施情況，對照明系統(tǒng)進(jìn)行分析。首先，針對隧道中的基本段、過渡段、加強(qiáng)段中的高壓鈉燈換成LED燈，并且重新進(jìn)行配線和控制。其中基本段的LED燈采用的是30W的條形燈具，將其安裝在隧道3.4m的高度;過渡段的LED燈采用的是90W的條形燈具，其安裝在隧道5.5m的高度;加強(qiáng)段采用的LED燈的是120W的條形燈具。為了配合LED燈具的使用，供配電系統(tǒng)也要進(jìn)行改造，在原有供電方式的基礎(chǔ)上，從3個(gè)配電線選出一個(gè)引線，通過這種方式可以有效降低電纜投入量，同時(shí)采用工業(yè)級別的航空對接插頭和燈具分支電纜，其余部分零部件也按照高互換性的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在完成改造后，隧道內(nèi)的照明情況得到了有效改善，通行環(huán)境也得到優(yōu)化，通過對入口段、加強(qiáng)段、基本段數(shù)據(jù)的采集分析，改造后燈具節(jié)能效果超過75%，隧道內(nèi)、路面中線、車道中線的均勻度都滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在對照明系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)的過程中也不需要舉升車，只需要借助人字梯就可以完成施工，安全隱患有效降低、保養(yǎng)維護(hù)效率也得到了顯著提高[1]。不僅如此，在發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)害時(shí)，燈具可以保證各類標(biāo)識(shí)清晰可見，隧道內(nèi)的車輛人員可以及時(shí)疏散分流。

（2）案例二。

根據(jù)某大、長高速公路隧道為例，對該隧道進(jìn)行照明系統(tǒng)改造，將隧道分為入口段、過渡一段、過渡二段、中間段以及出口段。隧道原有照明方案采用的是高壓鈉燈和LED燈具混合的方案，在原有方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出全新的LED燈方案。借助上述方案提高照明系統(tǒng)的節(jié)能性，首先，針對隧道中的入口段、過渡一段、過渡二段、中間段以及出口段中的高壓鈉燈換成LED燈，并且重新進(jìn)行配線和控制。其中入口段和過渡段的LED燈采用的是130W、150W、110W、100W的條形燈具，燈源色為黃色;出口段的LED燈采用的是50W的條形燈具，采用對稱分布的方式，燈源色為黃色;基本段的LED燈采用的是50W的條形燈具，采用交錯(cuò)分布的方式，提高照明均勻度。

在完成改造后，對入口段、過渡一段、過渡二段、中間段以及出口段數(shù)據(jù)的采集分析，改造后燈具安裝功率減少了42.3%，從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)性上比較，全LED燈具的節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。在對經(jīng)濟(jì)支出費(fèi)用進(jìn)行預(yù)算后發(fā)現(xiàn)，六年運(yùn)營費(fèi)用預(yù)計(jì)減少1400萬元，周期成本可以減少1112萬元，總共可以節(jié)約費(fèi)用1417萬元。雖然初期成本投資較高，但是從長遠(yuǎn)角度上考慮，采用全LED燈具系統(tǒng)，更符合高速公路隧道的長期發(fā)展[2]。

5? 結(jié)語

綜上所述，LED隧道燈具有著良好的性能，且不含有有害元素，對環(huán)境的污染較少，符合當(dāng)前國家的綠色節(jié)能發(fā)展需求，具有著良好的社會(huì)效益。不僅如此，對于長期的隧道運(yùn)營而言，應(yīng)用LED照明系統(tǒng)也具有經(jīng)濟(jì)效益，但是LED照明系統(tǒng)初期投入成本較大，需要進(jìn)一步提高技術(shù)，促進(jìn)隧道照明系統(tǒng)不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李祉材.探析高速公路隧道LED照明的智能控制應(yīng)用[J].低碳世界，2018（9）：223-224.

[2] 何彥輝，杜曉兵.淺析高速公路隧道LED照明研究與應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2017（25）：147.

[3] 張政富.臨合高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（10）：129-130.