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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(guó)力的發(fā)展,我國(guó)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(lái)的隧道照明能源損耗也日益嚴(yán)重,這不僅對(duì)環(huán)境造成很大的污染,也違背國(guó)家大力倡導(dǎo)的節(jié)能減排理念。因此,本文針對(duì)當(dāng)前高速公路隧道照明存在的問(wèn)題,從供電和控制兩方面入手,并對(duì)照明設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在保障高速公路隧道安全運(yùn)營(yíng)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(diǎn),造成了隧道內(nèi)外亮度差距較大,會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)藛T在進(jìn)出隧道時(shí)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(guò)程中出現(xiàn)視覺(jué)延遲,存在很大的安全隱患。為解決這一問(wèn)題,當(dāng)前主要通過(guò)提高隧道內(nèi)照明亮度來(lái)保證駕駛員通行質(zhì)量。這就會(huì)導(dǎo)致公路隧道的照明費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用不斷增加,造成大量的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。根據(jù)調(diào)查,當(dāng)前高速公路運(yùn)營(yíng)的所有費(fèi)用中,有75%是用于電費(fèi)支出,而在這些電費(fèi)支出中,又有90%的費(fèi)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(duì)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)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(guò)對(duì)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(shì)。在燈具安裝方面,目前研究者們通過(guò)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(duì)隧道照度、均勻度、路面亮度的影響,得出了交錯(cuò)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(shí)序分級(jí)調(diào)光控制方法向?qū)崟r(shí)分級(jí)調(diào)光控制方法過(guò)渡。目前,多數(shù)實(shí)時(shí)分級(jí)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(jí)調(diào)光方法實(shí)質(zhì)上就是分級(jí)邏輯開關(guān)方法,這種控制方法節(jié)能效果并不明顯,同時(shí)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(wú)級(jí)調(diào)光控制方法。無(wú)級(jí)調(diào)光每級(jí)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(shí)踐

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

        通過(guò)對(duì)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(guò)渡段、基本段、出口段這4部分組成的,入口段、過(guò)渡段、出口段這3部分的長(zhǎng)度基本相同。因此,在照明設(shè)計(jì)時(shí),其照明參數(shù)的計(jì)算可結(jié)合現(xiàn)有規(guī)定要求實(shí)行準(zhǔn)確測(cè)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(diǎn),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(guò)因?yàn)榄h(huán)境條件的不同,所以在照明功率確定前,需先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境予以勘查,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)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(guò)觀察其通視狀況,運(yùn)用簡(jiǎn)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(wèn)題。通過(guò)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)外界與隧道的連接,降低光線轉(zhuǎn)變對(duì)駕駛員帶來(lái)的影響,在出入口位置的照明設(shè)計(jì)中,會(huì)采用相對(duì)比較高的照射強(qiáng)度,相應(yīng)的電能損耗也會(huì)增加。為降低能源損耗,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,可通過(guò)新發(fā)展理念的融入來(lái)降低外界與出入口連接位置的光線照射效果,通過(guò)洞口植物栽植等方式,降低入口處的亮度,或通過(guò)內(nèi)部鋪設(shè)瓷磚的方式來(lái)增大隧道出入口的亮度,以實(shí)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(shí)際特點(diǎn),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(jì)結(jié)合起來(lái),充分利用現(xiàn)有的地形優(yōu)勢(shì)來(lái)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(shí)行相應(yīng)測(cè)試,確保其可行性后,將其應(yīng)用到隧道照明中來(lái),確保駕駛員有一個(gè)較為清晰的視野,提高照明質(zhì)量,避免危險(xiǎn)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(huì)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(duì)可再生能源的利用,如太陽(yáng)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(jì)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(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。通過(guò)調(diào)查了解到,當(dāng)前我國(guó)的太陽(yáng)能在世界范圍內(nèi)已經(jīng)處于領(lǐng)先地位,并且國(guó)家也高度重視該領(lǐng)域,最近一段時(shí)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(guò)對(duì)于發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō),高速公路隧道照明會(huì)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(guó)家都開始加大太陽(yáng)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(huì)造成較高的供電成本,且也無(wú)法保證供電效果,再加上太陽(yáng)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(wèn)題有待解決,限制了太陽(yáng)能資源的應(yīng)用。因而在使用清潔型能源用電的過(guò)程中,還需配合電光誘導(dǎo)設(shè)施來(lái)降低能源損耗,維護(hù)隧道通車安全。

        3 隧道照明節(jié)能問(wèn)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(huì)提升燈泡功率,縮短壽命,在燈泡的壽命后期,會(huì)降低燈泡功率與發(fā)光效率,從而對(duì)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(wèn)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(lái),我國(guó)發(fā)布了多項(xiàng)關(guān)于公路隧道照明問(wèn)題的文件,包括隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范,照明設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)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(jì)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(wèn)題;研發(fā)用于短隧道照明的風(fēng)能和太陽(yáng)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(wèn)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(shí)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(yǔ)

        在高速公路隧道照明過(guò)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(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。提出隧道智能照明控制方案,通過(guò)提高當(dāng)前隧道照明控制系統(tǒng),節(jié)約人力物力,實(shí)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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