1、文章编号:():./.高速公路隧道节能照明试验分析梁 冰马晓忠(新疆维吾尔自治区交通运输综合执法局工程质量监督执法支队 乌鲁木齐市)摘 要:阐述了隧道机电系统的组成以及照明灯具在隧道节能中的关键作用针对某高速公路左右线分别采用高压钠灯及 灯进行照明试验确定了两种灯具的数量、照明功率等基本参数并对两种灯具建设运营期的综合费用进行了比较 研究结果表明:灯虽然在建设期投入高但在运营期其能源节约上的优势逐渐凸显综合成本要远低于高压钠灯 关键词:隧道节能 灯高压钠灯中图分类号:.文献标识码:引言隧道机电系统在维系隧道安全运营方面起到至关重要的作用与隧道土建结构相辅相成 其涉及的子系统包括照明、通风、监控
2、、配电以及消防五部分其中照明子系统决定了隧道整体的能源消耗量 由于目前规范没有明确对隧道照明灯具的规格型号进行规定缺乏测算标准因此设计中应用的节能灯具种类繁多 为保证隧道运营的经济性有必要在满足隧道照明需求的前提下对隧道灯具的节能性进行研究 通过某隧道节能照明试验研究了高压钠灯与 灯在隧道节能照明中的应用经济性差异结果显示 灯的长期经济效益远高于高压钠灯 隧道机电系统组成概述.照明子系统在隧道行驶过程中驾驶人会经历光线明暗的交替变化由于人体视觉系统存在滞后性若照明系统不完善很容易引发交通事故 因此除长度特别短的隧道外均需配置照明系统 隧道照明系统白天和夜晚分开工作要分别设计 因白天隧道内外亮度
3、明暗变化较大特别是部分隧道出口可能受到太阳光直接照射因此白天系统设计更为复杂隧道照明系统的设计分为入口段、过渡段、中间段以及出口段需要根据设计工况实现亮度随天气情况自动调节满足行车安全要求隧道照明子系统的作用决定了其 运行的工作特点且运行时产生巨大的能源消耗 随着用电单价的上涨电力支出成为运营能源费用中占比较大的项目.通风子系统通风子系统的选择主要根据隧道的里程数据一般可分为纵向通风、自然通风以及组合通风 按照隧道里程由短到长的顺序较短隧道一般采用自然通风即可利用空气自然流通或车辆运行带动空气流通 这种通风方式的节能性最好而且由于不用设置风机适用于净空比较小但长度小于 的隧道 对中长隧道来说纵
4、向通风是较为适宜的方案其是指仅有一个进风口及一个排气口(分别为隧道两个洞口)的通风方案节能性次之但必须考虑风机对隧道净空的影响因此采用此种通风方案的隧道宜设置隧道限高标志 对较长隧道来说组合通风因为采用竖井搭配进出口进行通风因此通风效果最好但建设期及运营期的造价也最高对于车流量特别大的中长隧道为避免空气污浊也可以将其作为比选通风方案.监控子系统隧道行车处于相对密闭的空间即使在精心设计的情况下依然会存在各种安全隐患为保证事故发生后第一时间被发现并得到有效救援隧道监控系统必不可少且必须 运行 隧道监控子系统北方交通 年 第 期由以下部分组成:交通控制模块环境监测模块以及闭路电视监视模块 交通控制模
5、块应实现车辆探测以及交通流引导控制功能环境监测模块应实现隧道通风设施根据空气质量变化的实时控制闭路电视监视模块应实现隧道内画面的清晰流畅传输.消防子系统由于隧道结构的特殊性火灾一旦发生灾情会迅速蔓延并给驾驶人带来安全威胁同时由于火灾中心温度达到上千摄氏度也会危及隧道土建结构和机电设备 即使救援人员及时到达现场救援难度也较大 为了最大限度地减轻损失降低人员伤亡概率隧道内安装自动报警和自动消防系统十分必要 自动报警系统应实现传感器自动感知火灾信息包括热量的急剧变化烟量的突然增加以及火光等并打开消防设备 因此传感器的敏感度信号处理方式以及计算机分析系统的算法是关键设计要素还要考虑设备在隧道恶劣环境下
6、的工作性能以及维护便利性 除此之外也应该每隔一段距离设置手动报警系统方便遇险人员通过按键操作直接将信号传至火警值班室作为自动报警系统的必要补充.配电子系统该子系统虽然不直接实现安全运营功能但作为其他子系统运行的动力基础可称为最关键的子系统 在保证供电安全以及冗余度的基础上配电方案的选取以及配电站的选址也与节约投资息息相关 隧道照明节能试验分析不同的隧道照明灯具前期投入与后期运维费用均有较大差别但无论采用何种灯具都应以达到照明需求为前提 目前常用的灯具主要有无极灯、低压及高压钠灯、灯等 需要指出的是灯近距离照明应用效果较差这主要是由于 产品的光辐射会造成眼睛的近紫外辐射损伤视网膜蓝光的光化学损伤
7、和辐射的热损伤但用于隧道照明时则不需要考虑这一点下面介绍某高速公路隧道左右洞分别采用 灯及高压钠灯的节能照明试验方案基本情况如下:隧道设计时速/左、右线隧道中线间距离:进口约为.出口约.全长 隧道左洞布置高压钠灯布设方案为入口段 第一过渡段 第二过渡段 中间段 出口段 右洞中间段采用 灯其余段落采用高压钠灯且灯具平面和立面上的布置均与左洞相同.灯具功率确定隧道左洞灯具在各段落的布设方案如表 所示表 隧道左洞灯具规格及用量汇总段落灯具规格及用量入口段 灯具 套 灯具 套第一过渡段 灯具及 灯具各 套第二过渡段 灯具及 灯具各 套中间段 灯具 套出口段 灯具 套 灯具 套 隧道右洞仅中间段与左洞有
8、差别因此 灯采用同一功率型号即可但考虑两者在照明效果上的一致性需对 灯具重新进行配光计算 隧道中间段平均亮度按照原设计取值:./().()路面平均照度公式:()其中:为灯具布置系数交错布置取 为利用系数取为.为隧道路面宽度()根据竣工图取值为 为灯具间距()按照规范取为 为灯具的养护系数取.根据上述公式计算得到光通量:()根据目前市场上 隧道灯具的光效按照设计光效/计算得到 灯具的额定功率值为.取值为 而原有的无极灯功率为 采用 灯明显降低了总功率且达到左右.经济效益比较分析在经济效益比较分析中主要考虑前期灯具总投资以及运维时期的电费和维修费用由于左右洞仅中间段存在差异因此仅对中间段的相关内容
9、进行计算即可获得差异性比较结果 且经过计算两种方案的阻燃型电缆以及其他电力设施几无差别 年 第 期 梁 冰等:高速公路隧道节能照明试验分析因此在分析时也予以忽略 为了避免资金时间价值影响除前期一次性投入外其余均按年费用计算通过咨询厂家以及各高速公路管理部门获得以下数据:()高压钠灯的单价为 元 灯单价为 元安装费用分别按照 元/套以及 元/套计算()每套高压钠灯平均每年需要进行人工维护 次 灯 次单次维护综合费用分别按照单次安装费用 元/套 元/套计列()高压钠灯的使用寿命按照.年计算灯的使用寿命按照 年计算按照隧道设计使用年限 年每盏灯具分别需要更换 次、次()能源费用按照电费尖峰时段.元/
10、平时段.元/低谷时段 元/计算 尖峰时段为:共 平 时 段 为:共 其余时段为低谷时段则高压钠灯方案能源费用为:(.).元/年 灯方案能源费用为:(.).元/年两种方案的经济效益结果如表 所示表 隧道左右洞分别采用 灯以及高压钠灯的费用汇总(仅中间段)序号方案名称前期投入/元维护费用/(元/年)更新费用/(元/年)能源费用/(元/年)高压钠灯.灯.表 数据可以明显看出除了高压钠灯方案的前期投入优于 方案外在运营期每年的费用支出均高于 灯若采用静态方法计算二者的投资平衡点则假设第 年二者的投资达到平衡根据式():(.)(.)()计算得到的 值为.年(约 个月)也即若左右洞中间段分别采用高压钠灯与
11、 灯照明方式运营 个月时两方案的综合经济效益即达到平衡状态之后 方案的灯经济性开始凸显 结论首先论述了照明子系统节能在隧道机电系统运营时的重要性然后基于某高速隧道实际情况设计了左右洞中间段分别采用高压钠灯与 灯的照明试验方案经计算 灯方案在 个月后经济效益即超过高压钠灯方案且运营时间越长经济效益越明显 需要注意的是文章的论述是基于某一特定隧道的理论分析并对影响因素进行了合理的考量在实际运营中若大规模采用 灯其经济效益必然受到更多因素的影响和制约需要进一步探讨和分析参考文献 郭志杰.宝天高速公路麦积山隧道机电工程设计回访报告.中国交通信息化():.陈瑜.高速公路隧道机电系统维护方式与维护决策分析
12、 以照明系统为例.科技经济市场():.万李烽.深汕西高速公路隧道机电改造施工管理.中国交通信息产业():.钟云海吴晓波.高速公路机电工程质量风险及防范对策.公路交通科技(应用技术版)():.余玉华.高速公路隧道机电设备维护管理的实践与探索.黑龙江交通科技():.刘江.高速公路隧道节能照明技术的应用.交通节能与环保():.于艳波黄凯.公路隧道机电设施状态检测及评估技术分析.公路():.()(下转第 页)北方交通 年 第 期环境实时感知等车路协同关键技术实现常规车道编队自动巡航行驶、路况动态响应、车队组合及拆分、应急救援模拟及紧急安全控制并逐步实现高速公路货车编队行驶提升高速公路物流运输效能参考文献 李昱岐.智慧高速公路建设探讨.中国交通信息化():.张毅.智能车路协同系统关键技术与应用.交通运输系统工程与信息():.蔡志理.基于车联网技术的车路协同系统设计.山东交通学院学报():.刘志.车路协同技术在智慧高速建设中的应用展望.中国交通信息化():.吴冬升.高速公路 智能网联技术、方案和应用.电信科学():.张太杰.基于 的物联网应用.通信设计与应用():.王伟力.面向车路协同关键通信技术的研究.交通工程():.刘伟.面向道路交通的 车路协同应用研究.集成电路应用():.安泽萍.高速公路智能车路协同系统应用场景库构建研究.公路():.(.).(上接第 页).:.北方交通 年 第 期