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        高速公路中長型隧道照明節(jié)電方式的探究與思考

        2022-04-15 01:00:26
        黑龍江交通科技 2022年2期
        關(guān)鍵詞:燈具亮度浪費

        秦 鵬

        (山東高速股份有限公司濰日運管中心,山東 日照 262300)

        1 研究背景

        高速公路隧道會經(jīng)常發(fā)生交通堵塞以及交通事故,保障高速公路隧道交通安全的重要途徑之一就是確保隧道內(nèi)部的光線強度均勻合適。而隧道的長期照明則對電能有較大的消耗,電費支出在運營單位的支出中占很大比例,而這有悖于當前國家“十四五規(guī)劃”中的節(jié)能減排計劃。并且當車輛行至隧道時,駕駛員極易因隧道內(nèi)外的亮度差問題而產(chǎn)生炫光效應和黑洞效應,不利于道路安全。故隧道照明節(jié)能的關(guān)鍵在于,在不干擾隧道內(nèi)交通通行的情況下,提高照明電能利用率。

        2 隧道用電現(xiàn)狀

        在日常運營時,若隨著道路車流量變化而采取只打開隧道基本照明燈或者采取關(guān)閉某幾路隧道照明燈等措施來降低能源消耗,就與隧道照明系統(tǒng)設計的初衷相悖,也不利于保障隧道內(nèi)的行車安全,因此要在滿足隧道中對照明需求的前提下,尋找合適的節(jié)能方法,合理利用資源,降低電能損耗[1]。從圖1可以看出,2020年度大甕山隧道的電費支出占總支出的85%以上,這就更需要把節(jié)能降耗工作作為一項重要任務,擺在更加突出的戰(zhàn)略位置。

        圖1 2020年大甕山隧道支出費用

        當前,濰日大甕山隧道電能浪費的原因可能主要有以下幾點。

        (1)隧道照明的亮度“供過于求”,在設計隧道照明系統(tǒng)時,既要考慮不同季節(jié)和各類天氣情況下洞口的亮度問題,也要考慮車速等問題,故設計隧道照明時會采用極端條件下的數(shù)據(jù),而這就造成了供過于求,資源浪費[2]。

        (2)變壓器的“小馬拉大車”現(xiàn)象突出,變壓器負載率過低,不僅會造成電力資源的極大浪費,也造成運營期間費用偏高。從環(huán)保效益、經(jīng)濟效益、社會效益來說都不符合“可持續(xù)發(fā)展”的理念[3]。

        (3)未及時根據(jù)隧道周圍由于天氣、季節(jié)變化造成的光照亮度變化適度調(diào)整照明時間。冬季日照時間短,夏季日照時間長,陰雨天氣,晴天天氣等對隧道內(nèi)的光照要求均不相同;根據(jù)不同天氣不同季節(jié)合理調(diào)節(jié)燈光亮度與開啟時間,可以有效避免資源浪費。

        3 中長型隧道節(jié)電方案分析

        3.1 隧道照明亮度過高造成電源浪費

        隧道照明的分區(qū)設置是為了滿足駕駛員在隧道行駛過程中的明適應和暗適應反應,故隧道照明按照不同的區(qū)段可劃分為引入段、適應段、基本段和出口段照明,按照不同的區(qū)域設置不通的光照亮度。大甕山隧道是雙向四車道的高速公路,隧道設計車速為120 km/h,隧道路面凈寬度9.5 m,洞內(nèi)路面為瀝青復合式路面。根據(jù)《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70/2-01—2014),對應設計車速120 km/h,天空面積百分比0,洞外環(huán)境為暗環(huán)境考慮,洞外亮度L20(s)取值3 500 cd/m2。濰日高速的車流量根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù),車道交通量約為每車道572輛/h,經(jīng)計算得出中間段亮度為4.5 cd/m2,根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范(JTG/T D70/2-01—2014)》中得出設計時速為120 km/h時,中間段亮度可按100 km/h對應亮度取值。所以中間段亮度為4.5 cd/m2。因此結(jié)合設計車速、隧道斷面、交通量、洞外亮度等參數(shù),綜合計算出隧道照明設計標準表1所示

        表1 隧道照明設計標準表

        而實際上,隧道內(nèi)部亮度要遠遠高于設計亮度,實際隧道內(nèi)亮度如表2,過高的亮度即意味著過高的能源損耗,在不影響隧道交通的情況下,適當調(diào)低燈具亮度可以很好的起到節(jié)能減排的作用。

        表2 隧道照明比對表

        由實地測量可知,大甕山隧道目前實際照明亮度遠超過設計亮度,造成了資源的浪費。

        3.2 變壓器負載率過低造成電能浪費

        為大甕山隧道設備供電使用的變壓器為630 kVA的干式變壓器,而大甕山隧道內(nèi)用電設施包括180 W的LED燈具768套,120 W的LED燈具176套,75 W的LED燈具298套,30W的LED燈具4套,消防泵房配電系統(tǒng)一套,隧道電光標志1.3 km等,總功率約為200 kW,則變壓器的負載率約為28.86%,而變壓器的長期負載率是額定容量的50%~70%左右時最合適,在這種條件下,損耗電能最小。而實際情況下,大甕山的變壓器負載率約為30%,造成了極大的資源浪費。

        3.3 節(jié)電措施

        (1)根據(jù)隧道口亮度變化調(diào)節(jié)隧道照明亮度??稍谒淼赖娜肟谔幾笥覀?cè)各安裝一個光照度傳感器,兩臺同時工作,將數(shù)據(jù)傳輸至控制端,隧道管理人員將綜合根據(jù)傳感器獲取數(shù)據(jù)更改隧道照明亮度,提高電能利用效率。

        (2)根據(jù)車流輛更改隧道照明亮度:隧道交通量大時,增加照明亮度;隧道交通量小時,降低照明亮度,在不與隧道照明設計理念相悖的情況下,合理節(jié)能。

        (3)根據(jù)季節(jié)控制開燈時間:在夏季時,晝長夜短,而在冬季時,晝短夜長;結(jié)合季節(jié)天氣控制開燈時間,可以有效避免電能浪費。

        (4)保證電路暢通,維護隧道配電設備:在隧道日常運營過程中,定期巡檢隧道機電設備,確保電路暢通,保證隧道處于良好通行環(huán)境,與廠家、維保公司等單位密切聯(lián)系,定期對配電設備進行全面的保養(yǎng)和維護,合理科學的保證隧道運營。

        3.4 效果檢驗

        經(jīng)過兩個月的測試,隧道2021年1~2月用電量與2020年同期相比下降約4%,電費下降約5%,提出的節(jié)電措施起到了較為理想的效果。

        4 結(jié) 語

        中國高速公路發(fā)展迅速,隨之而來的資源浪費問題也日益浮現(xiàn)。目前隧道依舊存在照明能耗浪費問題,電源損耗是運營單位的額外負擔,也與國家大力倡導的節(jié)能減排理念相違背[4]。本文以濰日高速公路上的大甕山隧道為研究對象,針對該隧道照明存在的問題及電能浪費原因,從合理改變隧道亮度,加強隧道日常管理等方面提出幾點建議,緩解隧道照明的耗能浪費問題,希望可以對高速公路的可持續(xù)發(fā)展起積極促進作用。

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