高速公路隧道照明節(jié)能減排對(duì)策分析

謝子龍

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

隨著我國(guó)高速公路隧道的不斷發(fā)展，用電需求量也在不斷增加，應(yīng)重視節(jié)能系統(tǒng)的綠色環(huán)保，不斷改善隧道照明的節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用。隧道照明在現(xiàn)代社會(huì)中影響著人們交通通行安全。在當(dāng)前高速公路隧道行車安全的基礎(chǔ)上，如果出現(xiàn)節(jié)能效果不佳的問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致大量電力資源的浪費(fèi)。高速公路隧道行車安全應(yīng)該被高度重視起來(lái)，完善照明節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常重要的。

1 節(jié)能減排技術(shù)在高速公路隧道照明中的作用

1.1 保障高速公路隧道的安全通行

各個(gè)地區(qū)高速公路在隧道照明設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有很大差別，但是可以滿足高速公路隧道的行駛，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中具有不同的側(cè)重點(diǎn)，結(jié)合不同區(qū)域應(yīng)該設(shè)計(jì)出不同的隧道照明系統(tǒng)。為了確保通行安全，有效控制投資的成本，關(guān)注設(shè)計(jì)要素是非常重要的，結(jié)合節(jié)能減排的理念，提升資源的利用效率。有效控制建設(shè)成本環(huán)節(jié)，將新的材料應(yīng)用于其中，結(jié)合設(shè)計(jì)的理念，選擇合理的照明節(jié)能方式，在隧道運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，可以產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)節(jié)中，各行各業(yè)都要有通行的需求和電力資源的需求，在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)該更加合理有效地防止資源浪費(fèi)，提升設(shè)備的使用年限，在使用環(huán)節(jié)中有效控制運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，讓照明技術(shù)在節(jié)能系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用，保障照明設(shè)備和材料得到有效應(yīng)用。在一定程度上完善新型的運(yùn)作方式，高新照明系統(tǒng)的運(yùn)作效率非常強(qiáng)大，結(jié)合新材料新工藝，使隧道照明工作系統(tǒng)更加具有實(shí)效性，發(fā)揮節(jié)能照明技術(shù)的環(huán)保效益[1]。

1.2 推動(dòng)高速公路隧道建設(shè)發(fā)展

在高速公路管理的環(huán)節(jié)中，交通運(yùn)輸部門應(yīng)完善高速公路照明系統(tǒng)的建設(shè)，嚴(yán)格執(zhí)行安全標(biāo)準(zhǔn)，在社會(huì)不斷進(jìn)步的今天，應(yīng)重視照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和資源的節(jié)約。隨著人們出行效率的不斷提高，人們對(duì)現(xiàn)代化的高速公路隧道的需求在不斷的提升。當(dāng)前階段我國(guó)高速公路通行的環(huán)節(jié)中，為了保障高速通行中照明系統(tǒng)的順利運(yùn)行，提升高速公路通行的安全性，應(yīng)創(chuàng)新照明技術(shù)。在各項(xiàng)技術(shù)的扶持中，確保節(jié)能減排技術(shù)得以高效的應(yīng)用。

2 現(xiàn)階段我國(guó)節(jié)能減排照明技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)

2.1 保障節(jié)能照明技術(shù)的應(yīng)用水平

照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和科學(xué)性對(duì)照明設(shè)備的作用發(fā)揮產(chǎn)生直接的影響，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解節(jié)能環(huán)保理念，從而在發(fā)揮照明效果的基礎(chǔ)上有效地控制能源的消耗，與國(guó)家可持續(xù)發(fā)展理念相契合。面對(duì)用電問(wèn)題，高速公路照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)本著節(jié)能環(huán)保的理念[2]。

2.2 優(yōu)化照明技術(shù)在高速公路隧道中的應(yīng)用

高速公路通行的主要目的是使交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步的優(yōu)化，產(chǎn)生極大的社會(huì)效益，以節(jié)能減排為技術(shù)目標(biāo)，可以使高速公路的通行更加的順利，最大限度地發(fā)揮高速公路的優(yōu)勢(shì)，有效地降低事故的發(fā)生。高速公路隧道照明工程實(shí)際的工作中，應(yīng)該結(jié)合新型的技術(shù)，確保高速公路隧道通行的高效性。完善節(jié)能環(huán)保的理念，為了合理控制節(jié)能系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，應(yīng)該結(jié)合技術(shù)進(jìn)一步完善各項(xiàng)功能。

3 推動(dòng)節(jié)能減排照明技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用的策略

3.1 鼓勵(lì)創(chuàng)新應(yīng)用節(jié)能減排的照明技術(shù)

在低碳經(jīng)濟(jì)背景下，隧道工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)該完善照明節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用，各個(gè)部門應(yīng)該推動(dòng)高速公路隧道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的節(jié)能減排工作，采用新型的技術(shù)完善節(jié)能照明系統(tǒng)中的耗電問(wèn)題，對(duì)節(jié)能系統(tǒng)工作中的問(wèn)題有效預(yù)防，規(guī)避技術(shù)上的不足，實(shí)現(xiàn)高速公路通行的節(jié)能性和安全性，有效降低事故的發(fā)生率，不斷提升資源的利用效率。在高速公路通行的環(huán)節(jié)中應(yīng)該采用先進(jìn)的照明技術(shù)，照明技術(shù)在高速公路通行中應(yīng)用應(yīng)該有序的進(jìn)行，為了解決高速公路通行中出現(xiàn)的各類實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)該完善節(jié)能照明裝置系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，制定好故障處理模式，才能確保系統(tǒng)充分的發(fā)揮作用。

在一些沒(méi)有電力資源或者電源不可靠的地方就應(yīng)該采用節(jié)能技術(shù)，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果，在照明使用環(huán)節(jié)中應(yīng)做好前期的準(zhǔn)備工作，從而結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件進(jìn)行隧道照明設(shè)施的建設(shè)。通過(guò)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，針對(duì)隧道內(nèi)電力的供應(yīng)，應(yīng)完善基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)的服務(wù)。建立相關(guān)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，需要各個(gè)部門參與節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，在照明設(shè)備安裝環(huán)節(jié)中，應(yīng)做好照明設(shè)備的采購(gòu)工作，應(yīng)確保相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合改進(jìn)技術(shù)可以進(jìn)一步降低用電量，結(jié)合照明技術(shù)的發(fā)展前景，通過(guò)各類新技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)滲透到照明解決方案的各個(gè)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)出多元化的產(chǎn)品。在照明技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中，應(yīng)更好地響應(yīng)隧道照明需求，為了進(jìn)一步發(fā)展照明技術(shù)，應(yīng)該從機(jī)電設(shè)計(jì)上進(jìn)一步發(fā)揮作用，結(jié)合電池的充電控制實(shí)際光輸出，從而更好地完善電力的應(yīng)用與節(jié)省[3]。通過(guò)電池充電和放電過(guò)程的分析，可以有效地管理電池的耗電量，定期進(jìn)行維護(hù)和維修，可以使照明設(shè)備的使用年限得到很大的提升，集成各項(xiàng)技術(shù)，在隧道照明中可以采用LED 燈和充電電池，以降低成本，改善性能。

節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用在隧道照明系統(tǒng)中也應(yīng)該考慮到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和成本問(wèn)題，從而在規(guī)避各類風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上控制經(jīng)濟(jì)過(guò)高的問(wèn)題，采用不同的燈作為代替方案，在傳統(tǒng)照明的基礎(chǔ)上也可以采用太陽(yáng)能燈等，從而節(jié)省燃料的應(yīng)用。如今節(jié)能技術(shù)在市場(chǎng)上發(fā)展非?？欤杀疽卜浅５牡?，在技術(shù)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面也非常的簡(jiǎn)單，在隧道照明系統(tǒng)安裝時(shí)，組裝的過(guò)程也不夠復(fù)雜，從而使這項(xiàng)技術(shù)在隧道照明中可以大量的推廣。

3.2 采用LED 照明系統(tǒng)

通常，在比較傳統(tǒng)照明技術(shù)和LED 照明時(shí)，需要考慮光源的壽命。在這種情況下，與傳統(tǒng)燈相比，LED 具有更長(zhǎng)的使用壽命。在LED 燈具達(dá)到使用壽命之前，傳統(tǒng)燈具需要維護(hù)很多次，照明安裝成本可以計(jì)算為運(yùn)行時(shí)間(t)的函數(shù)。隧道照明設(shè)備安裝中，應(yīng)重點(diǎn)考慮照明產(chǎn)生的能耗，并進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)估計(jì)的公式可以描述為：

成本(t)=設(shè)備數(shù)量×[資本支出+能源(t)+維護(hù)(t)]

其中：考慮初始投資并計(jì)算如下：

資本支出=數(shù)量×（產(chǎn)品成本+安裝成本）+其他-回扣

安裝成本=安裝時(shí)間×安裝人員每小時(shí)成本×安裝人員數(shù)量

其他=與租用腳手架或電梯有關(guān)的其他費(fèi)用

一段時(shí)間內(nèi)的能源消耗，計(jì)算如下：

能量（t）=功率×?xí)r間（t）×能量成本/1000

功率=燈具的功耗，時(shí)間=燈具的總使用時(shí)間（以小時(shí)為單位），能源成本=以千瓦時(shí)為單位的能源成本。

更換傳統(tǒng)光源的成本，計(jì)算如下：

維護(hù)(t)=if(t)＞n×壽命維護(hù)(t)=n×(備用成本+安裝時(shí)間×安裝人員每小時(shí)成本×安裝人員數(shù)量)壽命=傳統(tǒng)光源的壽命

計(jì)算考慮了傳統(tǒng)和LED 燈具，僅關(guān)注效率和單位成本，LED 的性能優(yōu)于HID。使用更少的LED 燈具，大大提高了投資回報(bào)率并縮短了投資回報(bào)率。使用分組、調(diào)度、調(diào)光、日光采集或占用傳感器可以進(jìn)一步降低LED 燈具的運(yùn)營(yíng)成本，并延長(zhǎng)LED 燈具的使用壽命，互聯(lián)照明解決方案提供了優(yōu)化性能的選項(xiàng)。傳統(tǒng)燈具相比，LED 燈具消耗更少的能源并且更易于安裝。對(duì)于新隧道照明項(xiàng)目，應(yīng)考慮完整的系統(tǒng)節(jié)省，包括電纜密封套、配件、面板、斷路器、饋線和電纜，可以通過(guò)減少初始資本支出投資，提高LED 的投資回報(bào)率。使用鎮(zhèn)流因子計(jì)算相對(duì)光度后，將球體的光損失添加到計(jì)算中。典型的HID 球體的光學(xué)效率約為70%，進(jìn)一步降低了傳統(tǒng)燈具的流明輸出。傳統(tǒng)照明是全方位的，LED 燈具提供垂直和水平方向的360 度照明。LED 燈具提供定向光，意味著100%的流明指向工作平面。與傳統(tǒng)燈相比，節(jié)能燈可以以較低的成本提供相同數(shù)量的照明，并節(jié)省更多能源。傳統(tǒng)的白熾燈會(huì)消耗大量能量來(lái)產(chǎn)生光，其中90%的消耗能量以熱量的形式釋放出來(lái)，而且它們消耗的能量也更多，通常是產(chǎn)生光的實(shí)際量的3～5 倍。節(jié)能燈通過(guò)提供比白熾燈更多的優(yōu)勢(shì)，兩種最流行的節(jié)能燈泡選擇包括CFL（緊湊型熒光燈）和LED（發(fā)光二極管）燈。LED 是固態(tài)半導(dǎo)體器件，甚至比CFL 更節(jié)能。與其他燈相比，它們產(chǎn)生的熱量很少，照明質(zhì)量更高。在開(kāi)始時(shí)，LED 的使用僅限于電子電路中的單燈泡指示器。后來(lái)，許多LED 聚集在一起，以開(kāi)發(fā)電池供電設(shè)備中的小型燈。LED 燈有許多新的燈泡樣式，其亮度足以取代傳統(tǒng)的白熾燈。另外，LED 燈的能耗比傳統(tǒng)白熾燈少75%，比CFL 少50%，其使用壽命是白熾燈的8～25 倍，是CFL 的4 倍。與白熾燈和CFL 不同，LED燈不產(chǎn)生熱量，LED 燈具由4 個(gè)不同的元素組成：一是LED，LED 以指定的強(qiáng)度和色溫提供光。LED 接收的正向電流增加了光的強(qiáng)度。電流越大，損耗越大。LED 可以貢獻(xiàn)大約5%～10%的光損失。二是散熱器，散熱器為L(zhǎng)ED 提供熱管理。散熱器的有效性通過(guò)其保持LED 低溫的能力來(lái)衡量。LED 溫度越高，光損失越大。熱管理可導(dǎo)致大約10%～15%的光損失。三是光學(xué)元件，光學(xué)元件將光線直接照射到需要的地方。LED 燈具中的光學(xué)設(shè)計(jì)為工業(yè)應(yīng)用提供高效和優(yōu)化的光分布至關(guān)重要。光學(xué)可以造成大約10%到30%的光損失。驅(qū)動(dòng)器用于LED 燈具供電，對(duì)LED 燈具的效率和壽命至關(guān)重要。驅(qū)動(dòng)器將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流，為L(zhǎng)ED 提供正向電流，并提供浪涌保護(hù)。LED 由半導(dǎo)體材料制成以形成PN 結(jié)。每當(dāng)電流流過(guò)這些結(jié)時(shí)，其就會(huì)以光的形式釋放能量。光的波長(zhǎng)以及光的顏色取決于材料的成分。LED 可以產(chǎn)生黃、紅、藍(lán)、綠和白光。出于照明目的，幾個(gè)白色LED 堆疊成簇，以產(chǎn)生應(yīng)用所需的照明。根據(jù)應(yīng)用的類型，LED 燈泡有不同的形狀、尺寸和樣式可供選擇。其中一些類型包括漫射燈泡、可調(diào)光球形LED 燈泡、軌道照明針腳型燈泡、泛光反射器旋入式底座燈泡、火焰尖端燭臺(tái)底座LED 和LED 管燈。

3.3 提升節(jié)能減排照明技術(shù)的設(shè)計(jì)水平和施工能力

高速公路行駛的環(huán)節(jié)中，應(yīng)該結(jié)合行車安全有效地進(jìn)行高速公路隧道照明工程的節(jié)能設(shè)計(jì)具有重要的意義。采用新型的照明技術(shù)，減少高速公路通行環(huán)節(jié)中因設(shè)備問(wèn)題導(dǎo)致大量的能源消耗，推動(dòng)照明技術(shù)本身的改革與發(fā)展。節(jié)能減排照明技術(shù)需要專業(yè)的施工隊(duì)伍應(yīng)具備較高的素養(yǎng)，了解各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用方法，有效防止隧道照明系統(tǒng)出現(xiàn)施工問(wèn)題，提升風(fēng)險(xiǎn)的防范能力，強(qiáng)化節(jié)能減排理念，才能使照明系統(tǒng)的節(jié)能減排功能得到充分的發(fā)揮。

3.4 強(qiáng)化隧道養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)全周期照明節(jié)能

結(jié)合隧道的長(zhǎng)度和車流量等信息，對(duì)隧道進(jìn)行充分的養(yǎng)護(hù)，完善隧道的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，定期組織隧道的清洗，增加隧道的反射能力，定期清洗隧道的燈具，防止其有大量的灰塵，提升光照的透光效果。完善隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，及時(shí)的更換出現(xiàn)故障的照明設(shè)備，結(jié)合那些瀕臨生命周期的照明設(shè)備進(jìn)行更換，防止燈具老化，進(jìn)行全周期的照明節(jié)能維護(hù)。

3.5 引入專業(yè)照明評(píng)估，優(yōu)化隧道照明調(diào)光和運(yùn)營(yíng)管理方案

高速公路隧道照明是按照隧道的工況和不利條件完成施工的，不分各類工況的隧道照明會(huì)導(dǎo)致能源消耗的增加，甚至?xí)a(chǎn)生安全問(wèn)題。因此，要本著因地制宜的原則，對(duì)隧道本身特征分析的基礎(chǔ)上及時(shí)完善調(diào)光，引入專業(yè)的評(píng)估機(jī)制，對(duì)隧道的類型進(jìn)行評(píng)估，從而確保隧道內(nèi)的亮度達(dá)標(biāo)，結(jié)合交通流量的變化、洞外亮度的變化，及時(shí)地調(diào)整光照強(qiáng)度，對(duì)隧道的時(shí)序和動(dòng)態(tài)調(diào)光實(shí)現(xiàn)節(jié)能較好的效果。結(jié)合隧道的入口段，過(guò)渡段的照明應(yīng)該采用不同的亮度取值，如果接近路基兩側(cè)經(jīng)常種植植物，那么隧道的墻面應(yīng)該采用暗化處理，采用冷色調(diào)，提升坡面的綠化效果，新建的隧道應(yīng)該采用新型的洞口，從而確保光線可以進(jìn)入隧道中。

4 結(jié)語(yǔ)

如今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了高速的發(fā)展，我國(guó)高速公路在通行的環(huán)節(jié)中大力采用節(jié)能減排照明技術(shù)，為了改變高速公路通行中的各類問(wèn)題。本文分析了高速公路隧道照明新技術(shù)，照明技術(shù)在高速公路通行工作中發(fā)揮的作用非常大，今后應(yīng)該將節(jié)能環(huán)保作為主要的導(dǎo)向，進(jìn)一步研發(fā)照明節(jié)能技術(shù)，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。