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        淺談高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能措施

        2020-11-09 22:12:28王曉龍
        名城繪 2020年8期
        關(guān)鍵詞:節(jié)能措施高速公路

        王曉龍

        摘要:現(xiàn)階段,隨著綜合國力的發(fā)展,我國高速公路建設(shè)蓬勃發(fā)展,公路隧道建設(shè)里程數(shù)不斷增加。隨之而來的隧道照明能源損耗也日益嚴(yán)重,這不僅對環(huán)境造成很大的污染,也違背國家大力倡導(dǎo)的節(jié)能減排理念。因此,本文針對當(dāng)前高速公路隧道照明存在的問題,從供電和控制兩方面入手,并對照明設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在保障高速公路隧道安全運營和駕駛員駕駛舒適性的前提下,盡可能降低隧道照明電能消耗。

        關(guān)鍵詞:高速公路;隧道照明系統(tǒng);節(jié)能措施

        1 高速公路隧道照明概述

        1.1 研究目的和意義

        高速公路隧道呈中間封閉、兩端開口的管狀結(jié)構(gòu)。由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點,造成了隧道內(nèi)外亮度差距較大,會導(dǎo)致駕駛?cè)藛T在進(jìn)出隧道時產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”和“白洞效應(yīng)”。這種效應(yīng)使得駕駛員在駕駛過程中出現(xiàn)視覺延遲,存在很大的安全隱患。為解決這一問題,當(dāng)前主要通過提高隧道內(nèi)照明亮度來保證駕駛員通行質(zhì)量。這就會導(dǎo)致公路隧道的照明費用和運營費用不斷增加,造成大量的能源浪費和環(huán)境污染。根據(jù)調(diào)查,當(dāng)前高速公路運營的所有費用中,有75%是用于電費支出,而在這些電費支出中,又有90%的費用用于支付高速公路隧道中的照明用電。

        1.2 高速公路隧道照明現(xiàn)狀

        當(dāng)前,對高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的研究有很多。在燈具選型方面,已經(jīng)有大部分隧道采用具有節(jié)能環(huán)保、壽命長等優(yōu)點的LED燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)光效率低、損耗大的高壓鈉燈。通過對比了LED燈具與傳統(tǒng)高壓鈉燈,論述了LED應(yīng)用于隧道照明的優(yōu)勢。在燈具安裝方面,目前研究者們通過建立隧道照明燈具布置模型,分析了不同布燈方式和照射角度對隧道照度、均勻度、路面亮度的影響,得出了交錯布置、150°照射角度情況下,隧道內(nèi)照明效果最佳。在照明控制系統(tǒng)方面,控制方法逐漸由時序分級調(diào)光控制方法向?qū)崟r分級調(diào)光控制方法過渡。目前,多數(shù)實時分級調(diào)光控制方法并未充分考慮周圍環(huán)境因素的影響,并且分級調(diào)光方法實質(zhì)上就是分級邏輯開關(guān)方法,這種控制方法節(jié)能效果并不明顯,同時也造成隧道照明亮度不均勻的現(xiàn)象。為了解決隧道照明“節(jié)能”與“安全”這一重大矛盾,又出現(xiàn)了一種無級調(diào)光控制方法。無級調(diào)光每級調(diào)整的范圍較小且更精確,但目前正處于研究階段。

        2 隧道照明的研究及實踐

        2.1 結(jié)合隧道主體環(huán)境狀況對照明設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化

        通過對現(xiàn)階段隧道結(jié)構(gòu)的研究了解到,隧道大多是由入口段、過渡段、基本段、出口段這4部分組成的,入口段、過渡段、出口段這3部分的長度基本相同。因此,在照明設(shè)計時,其照明參數(shù)的計算可結(jié)合現(xiàn)有規(guī)定要求實行準(zhǔn)確測算,加強(qiáng)照明功率及亮度設(shè)置的合理性。通常情況下,以5000m隧道照明設(shè)施安裝功率為參照點,2500m左右的隧道照明功率應(yīng)為其的50%左右;1000m隧道的照明功率在65%~75%。不過因為環(huán)境條件的不同,所以在照明功率確定前,需先對現(xiàn)場環(huán)境予以勘查,并結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境特征調(diào)節(jié)照明功率。尤其是一些短隧道,應(yīng)通過觀察其通視狀況,運用簡化或者取消入口段、出口段照明的方式,配合電光的誘導(dǎo)以及路面的電光安全裝置,解決隧道中照明消耗問題。通過簡化或取消短隧道照明,讓照明標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)近期修訂的隧道照明基本思路。

        2.2 將節(jié)能理念引入到主體工程建設(shè)中

        隧道出入口位置屬于能耗較大的區(qū)域,為實現(xiàn)外界與隧道的連接,降低光線轉(zhuǎn)變對駕駛員帶來的影響,在出入口位置的照明設(shè)計中,會采用相對比較高的照射強(qiáng)度,相應(yīng)的電能損耗也會增加。為降低能源損耗,在設(shè)計過程中,可通過新發(fā)展理念的融入來降低外界與出入口連接位置的光線照射效果,通過洞口植物栽植等方式,降低入口處的亮度,或通過內(nèi)部鋪設(shè)瓷磚的方式來增大隧道出入口的亮度,以實現(xiàn)內(nèi)外照明的一致性、協(xié)調(diào)性,加強(qiáng)照明亮度的均勻性。另外,還可結(jié)合工程實際特點,在新發(fā)展理念的指導(dǎo)下,將功能性需求與隧道照明設(shè)計結(jié)合起來,充分利用現(xiàn)有的地形優(yōu)勢來做好出入口位置的減光或增光效果,降低照明能耗。如果采用的是鋪貼瓷磚或涂抹發(fā)光劑的方式,需要在使用前實行相應(yīng)測試,確保其可行性后,將其應(yīng)用到隧道照明中來,確保駕駛員有一個較為清晰的視野,提高照明質(zhì)量,避免危險的發(fā)生。

        2.3 合理應(yīng)用清潔能源和直流電源

        在現(xiàn)今社會發(fā)展中,隨著環(huán)境污染力度的不斷加大,人們開始逐漸加強(qiáng)對可再生能源的利用,如太陽能、風(fēng)能等,以緩解環(huán)境危機(jī),改善環(huán)境質(zhì)量,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。在高速公路隧道照明設(shè)計中,為降低電能損耗,也可加大可再生及清潔能源的應(yīng)用,在強(qiáng)化照明效果的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。通過調(diào)查了解到,當(dāng)前我國的太陽能在世界范圍內(nèi)已經(jīng)處于領(lǐng)先地位,并且國家也高度重視該領(lǐng)域,最近一段時間內(nèi),石墨烯等新型的半導(dǎo)體材料研制成功,這一新的創(chuàng)舉為新能源和材料的應(yīng)用提供了最新的突破。不過對于發(fā)展中國家來說,高速公路隧道照明會受到供電距離、電氣設(shè)備等因素的影響,雖然很多發(fā)展中國家都開始加大太陽能這類清潔型能源的應(yīng)用,但是由于隧道照明用電量較大,如果單純依靠清潔型能源供電,會造成較高的供電成本,且也無法保證供電效果,再加上太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展還不是十分完善,在使用中存在一些問題有待解決,限制了太陽能資源的應(yīng)用。因而在使用清潔型能源用電的過程中,還需配合電光誘導(dǎo)設(shè)施來降低能源損耗,維護(hù)隧道通車安全。

        3 隧道照明節(jié)能問題的解決措施

        3.1 嚴(yán)格控制照明燈具質(zhì)量

        高壓鈉燈的壽命前期工作電壓上升會提升燈泡功率,縮短壽命,在燈泡的壽命后期,會降低燈泡功率與發(fā)光效率,從而對燈泡使用壽命造成影響。傳統(tǒng)電感是鎮(zhèn)流器存在功率低、損耗大等問題,電子鎮(zhèn)流器的功率高則節(jié)能效果顯著。

        3.2 建立和完善行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

        近年來,我國發(fā)布了多項關(guān)于公路隧道照明問題的文件,包括隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范,照明設(shè)計細(xì)則,照明燈具等,逐漸完善公路隧道照明行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。然而該類設(shè)計規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不全面,隧道內(nèi)所使用的洞內(nèi)照度儀、LED燈、LED誘導(dǎo)燈、洞外亮度儀等照明設(shè)備缺乏行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),需要編制關(guān)于隧道定向光照明設(shè)計指南。

        3.3 推廣應(yīng)用新型隧道照明技術(shù)

        技術(shù)人員應(yīng)研發(fā)新型隧道照明系統(tǒng),如研發(fā)色溫可調(diào)節(jié)的LED照明設(shè)備用于隧道入口,解決晴天與雨霧天氣的燈光轉(zhuǎn)化問題;研發(fā)用于短隧道照明的風(fēng)能和太陽能等新能源發(fā)電技術(shù);研發(fā)隧道洞口的減光與遮光技術(shù);解決隧道內(nèi)照明環(huán)境與土建裝飾材料的協(xié)調(diào)性問題;蓄能自發(fā)光與反光涂料在小流量隧道以及夜間照明節(jié)能應(yīng)用等,以實現(xiàn)典型工程示范化與產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)產(chǎn)業(yè)化。

        4 結(jié)語

        在高速公路隧道照明過程中,照明供電系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)起著非常重要的作用。因此,本文著重從這兩方面考慮,利用清潔能源供電,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。提出隧道智能照明控制方案,通過提高當(dāng)前隧道照明控制系統(tǒng),節(jié)約人力物力,實現(xiàn)智能化節(jié)能化照明。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張文龍,史航,陳龍憲,等.公路隧道照明節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī),2017,48(10):88.

        (作者單位:遼寧大通公路工程有限公司)

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