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        高速公路隧道LED燈照明應(yīng)用研究

        2019-10-19 14:43:38劉浩
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2019年13期

        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。基于LED隧道照明燈特點,分析其在實際應(yīng)用過程中,LED燈具的應(yīng)用優(yōu)勢,然后從兩個實際案例入手,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:TU88? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-098X(2019)05(a)-0019-02

        1? LED隧道照明燈特點

        和普通的鈉燈相比,LED燈具的實際使用光效較高,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)實際實驗數(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,不會對環(huán)境造成較大的污染。但是LED燈具的價格較高,作為新型照明產(chǎn)品,價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

        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,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)實際計算情況來看,在同一個亮度環(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)高壓鈉燈特點進(jìn)行設(shè)計的,在這樣的情況下,LED燈具會給人更加明亮的感覺。實際上,在相同辨識條件下,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)就會降低,功率和用電量也會隨之降低。

        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,每個國家在高速公路隧道上都有著自己的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求。每個國家的基本要求包括以下幾個方面:第一,照明系統(tǒng)要實現(xiàn)24h運(yùn)行;第二,白天時,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,那么就會發(fā)生交通事故,入口段亮度設(shè)計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)計交通量進(jìn)行計算。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€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)計基本段亮度水平時,要保證其照明亮度高于普通道路。出口段實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)合公路隧道的實際運(yùn)營情況以及原有實施情況,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個配電線選出一個引線,通過這種方式可以有效降低電纜投入量,同時采用工業(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。

        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,燈具可以保證各類標(biāo)識清晰可見,隧道內(nèi)的車輛人員可以及時疏散分流。

        (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.

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