公路隧道照明節(jié)能技術(shù)課件

1、公路隧道照明節(jié)能技術(shù)浙江省公路管理局一、實(shí)施背景二、主要技術(shù)措施三、結(jié)語(yǔ)一、實(shí)施背景 近年來(lái)，隨著我省公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，公路標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，加之我省平原丘陵的地貌特征，公路隧道數(shù)量逐年增多。截止2008年底，全省總計(jì)公路隧道1039道、594公里，位居全國(guó)首位。隨之而來(lái)的公路營(yíng)運(yùn)成本也日益提高，尤其是隧道電費(fèi)投入。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全省有照明設(shè)施的隧道約600道、500余公里，每年僅電費(fèi)投入就需1.5億元。 隨著全球能源危機(jī)及全球環(huán)境保護(hù)浪潮的興起，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源成為全人類的共識(shí)。1991年，美國(guó)環(huán)保署首先提出了綠色照明工程（Green Lighting Program）的概念，它的

2、目標(biāo)是提高照明效率，減少照明用電量。我國(guó)在1996年，啟動(dòng)了“綠色照明工程” ，至今已經(jīng)十多年 。因此，在當(dāng)前舉國(guó)上下厲行節(jié)能減排的大氣候下，公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的提出，是公路行業(yè)節(jié)能減排的有效舉措，也是打造“生態(tài)型”公路的重要內(nèi)容。 二、主要技術(shù)措施 從國(guó)內(nèi)外關(guān)于公路隧道照明節(jié)能技術(shù)（綠色照明）的研究來(lái)看，隧道照明的節(jié)能主要從照明系統(tǒng)的布控和照明光源的研制入手： （1）照明系統(tǒng)布控：從公路隧道照明實(shí)際出發(fā)，建立科學(xué)的公路隧道照明能效標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)照明質(zhì)量，允許隧道內(nèi)的最大和最小照明耗電標(biāo)準(zhǔn)和照度標(biāo)準(zhǔn)。 （2）照明光源研制：提出適合公路隧道照明的節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證模式，建立公路隧道節(jié)能燈具的安全、技術(shù)和

3、適用標(biāo)準(zhǔn)。 我省的麗水、寧波根據(jù)各自實(shí)際，分別在這兩個(gè)方面進(jìn)行了一些研究，取得了一些成果。（一）智能化隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng) 麗水地處山區(qū)，為我省公路隧道集中的地區(qū)。隧道行車安全與巨額照明用電之間的矛盾一直困擾著隧道的經(jīng)營(yíng)者。為了有效解決上述的矛盾，麗水市公路管理處、麗水市海威光控科技有限公司經(jīng)過(guò)不斷的努力聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一套“智能化公路隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)”。 1、工作原理無(wú)車輛通行時(shí)，智能系統(tǒng)將降壓供電。系統(tǒng)進(jìn)入無(wú)車節(jié)能模式；有車輛通行時(shí)，智能系統(tǒng)恢復(fù)到全壓供電。系統(tǒng)進(jìn)入不節(jié)能狀態(tài)；進(jìn)入夜間后，智能系統(tǒng)將減少開(kāi)燈數(shù)量，降壓供電。進(jìn)入夜間節(jié)能模式。 車輛檢測(cè)系統(tǒng)隧道車輛無(wú)線發(fā)送無(wú)線接收系統(tǒng)全壓供電模

4、式無(wú)車輛節(jié)能模式車輛檢測(cè)系統(tǒng)車輛車輛行進(jìn)方向-智能控制系統(tǒng)夜間供電模式無(wú)線接收系統(tǒng)無(wú)線發(fā)送2、適用范圍隧道長(zhǎng)度500米以上；用電功率在20千瓦以上；日車流量6000輛以下。3、作業(yè)內(nèi)容 切割線槽埋設(shè)地感線安裝車輛檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)線傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)主控制柜4、工程實(shí)例景寧嵐頭嶺隧道 隧道總長(zhǎng)度1062米，日均機(jī)動(dòng)車流量2000輛左右。隧道內(nèi)裝有208盞75W的高壓鈉燈，分三路供電，24小時(shí)全開(kāi)滿燈。改造以前日均用電量為231.3度 ，改造后日均用電量仍有191.2度，節(jié)能效率達(dá)到17.3% 。遂昌洋條嶺隧道 隧道全長(zhǎng)638米，日均機(jī)動(dòng)車流量1100輛左右。隧道內(nèi)裝56盞250W的高壓鈉燈，分四路供電。

5、改造前日均用電量為368度，改造后晚上有一半燈具不工作，改造后日均用電量為200度，節(jié)能效率達(dá)到45%。龍泉嚴(yán)山嶺隧道 隧道全長(zhǎng)1037米，日均車流量450輛左右。隧道內(nèi)裝有236盞150W的高壓納燈，分四路供電 。改造前，日均用電量為168.9度，改造后為121度，節(jié)能效率達(dá)到了28.3%。 通常一個(gè)用電功率在50-60千瓦的隧道安裝智能化控制系統(tǒng)所需投資15萬(wàn)元（不含配電房的改造）。使用節(jié)能控制系統(tǒng)后一年半至兩年時(shí)間能夠收回投資成本。 關(guān)于隧道照明的布控方式：隧道照明的特點(diǎn)： 白天當(dāng)司機(jī)高速駕駛車輛從明亮的自然光亮環(huán)境接近并進(jìn)入公路隧道時(shí)，由于隧道洞內(nèi)照明亮度不高，洞口內(nèi)外光亮度落差較大，

6、司機(jī)眼睛的視覺(jué)狀態(tài)就會(huì)出現(xiàn)一長(zhǎng)段不適應(yīng)的過(guò)程，當(dāng)進(jìn)洞口一瞬間會(huì)出現(xiàn)隧道內(nèi)什么也看不清，這被稱為“黑洞現(xiàn)象”。司機(jī)要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間后視覺(jué)才能逐漸恢復(fù)正常，反之，當(dāng)車輛從隧道內(nèi)向外駛出洞口時(shí)，從較暗光亮度的隧道內(nèi)突然到洞外較亮的自然光亮環(huán)境也會(huì)出現(xiàn)一段不適應(yīng)過(guò)程，稱為“眩光現(xiàn)象”。 司機(jī)白天高速駕車進(jìn)入公路隧道，亮度突然從明到暗變化，人眼一時(shí)不能適應(yīng)產(chǎn)生視力下降，很容易出現(xiàn)撞車事故。因此，隧道洞口內(nèi)外的亮度差是影響形成安全的主要因素。為此，世界各國(guó)對(duì)公路隧道照明都制定一定的設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的IES，英國(guó)的BC，國(guó)際照明協(xié)會(huì)的CIE。我國(guó)起步較晚也制訂了JTJ-026-90公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范和

7、JTJ026.1-1999公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范二個(gè)行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范，作為我國(guó)設(shè)計(jì)隧道照明的共用準(zhǔn)則。 規(guī)范規(guī)定，隧道照明分入口段、過(guò)渡段、中間段的布控方式，以解決隧道洞口內(nèi)外的亮度差的問(wèn)題。但是，由于室外亮度是隨時(shí)間、季節(jié)、天氣隨時(shí)變化的，因此隧道在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中維持一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并不十分科學(xué)，也不利于節(jié)能。 因此，隧道照明的要求一是適應(yīng)司機(jī)駕車安全的照明亮度，二是盡量節(jié)省能源消耗。目前國(guó)外隧道照明布控的設(shè)計(jì)理念是，根據(jù)視覺(jué)明暗適應(yīng)，將隧道的照明過(guò)程分成五段，控制的依據(jù)是按時(shí)間（清晨、白天、黃昏、傍晚、深夜），天氣（晴天、陰天、重陰天），再加上當(dāng)時(shí)的交通流量分別對(duì)各段亮度進(jìn)行控制，各段的照明亮度按梯度逐

8、步降低，以達(dá)到節(jié)能和行車安全的目的。最簡(jiǎn)單的控制方式就是人工手動(dòng)切換。 隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，照明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、方法也越來(lái)越精確可靠。應(yīng)用計(jì)算機(jī)、燈路負(fù)載控制器和光度計(jì)組成的智能化隧道照明控制已成為隧道照明布控的發(fā)展方向。國(guó)外已有不少公路隧道采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制方案，從一定意義上講基本上解決了安全與節(jié)能之間的矛盾，也使工作人員從煩勞緊張的手工操作情況下解放出來(lái)。 計(jì)算機(jī)控制隧道照明的最普通工作方式是通過(guò)安裝在隧道入口前的光度計(jì)接收的亮度信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)按照程序進(jìn)行自動(dòng)控制，也稱為光強(qiáng)自動(dòng)控制。當(dāng)光度計(jì)接收的亮度有上下變動(dòng)時(shí)達(dá)到另一個(gè)設(shè)置點(diǎn)（Set

9、point）的限定值時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就自動(dòng)控制各個(gè)燈路負(fù)載控制器將各段的照明亮度改變到下一個(gè)相應(yīng)的照明場(chǎng)景。不同設(shè)置點(diǎn)（Setpoint）控制不同的場(chǎng)景 。 另外，隧道照明控制系統(tǒng)還有時(shí)序自動(dòng)控制系統(tǒng)，其工作原理是根據(jù)隧道所在地日出日落資料數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整開(kāi)關(guān)時(shí)間和亮度。如果在電路中加入光控繼電器，還可以在陰雨天自動(dòng)減少照度。目前，江西319國(guó)道老營(yíng)盤隧道照明運(yùn)用了時(shí)序自動(dòng)控制系統(tǒng)。（二）節(jié)能燈技術(shù)在公路隧道照明中的應(yīng)用 光源是隧道節(jié)能照明的核心，正確合理地選取電光源是實(shí)現(xiàn)綠色照明的關(guān)鍵。近兩年來(lái)，全國(guó)各地照明節(jié)能改造工作開(kāi)展得如火如荼，除了較為傳統(tǒng)的高壓鈉燈之外，金屬鹵化物燈、無(wú)極燈（電磁感應(yīng)燈

10、）、LED燈（半導(dǎo)體發(fā)光二極管）、熒光燈等高效節(jié)能照明產(chǎn)品紛紛登堂入室，在各地的照明節(jié)能改造中挑起“大梁”。 從2006年起，寧波市就著手開(kāi)展節(jié)能燈具在公路隧道照明中的應(yīng)用研究，并以無(wú)極燈、LED燈作為研究對(duì)象，針對(duì)隧道照明燈具的要求，研制出了新型LED隧道燈，取得了不錯(cuò)的成效。無(wú)極燈LED燈 1、無(wú)極燈(電磁感應(yīng)燈) 實(shí)施載體：寧海白橋嶺隧道。白橋嶺隧道全長(zhǎng)1100米，原安裝190套高壓鈉燈，已運(yùn)行了七、八年，燈泡老化十分嚴(yán)重，照度衰減。本次節(jié)能改造總共安裝了190套無(wú)極燈，總費(fèi)用28.8萬(wàn)元，相對(duì)于原來(lái)26.6萬(wàn)元的高壓鈉燈安裝費(fèi)用，總成本增加2.2萬(wàn)元。 節(jié)能效果：數(shù)據(jù)顯示普通高壓鈉燈測(cè)

11、試點(diǎn)平均照度為6.4（LuX），無(wú)極燈平均照度為12.9（LuX）；單位照度有功功率增加率達(dá)71。即在照度增加一倍的情況下，無(wú)極燈仍可比原高壓鈉燈節(jié)能70以上。 另外，根據(jù)實(shí)際電費(fèi)支出顯示： 白橋嶺隧道07年前3月電費(fèi)共計(jì)81300元，08年前3月電費(fèi)共計(jì)56449元，共計(jì)節(jié)約電費(fèi)24851元。其中，1月份同比節(jié)電65.3，2月份同比節(jié)電73.8，3月份同比節(jié)電73.4，平均節(jié)電70以上。按照07年電費(fèi)15萬(wàn)元計(jì)算，一年節(jié)約電費(fèi)10.5萬(wàn)元，可在三年內(nèi)收回成本。 2、LED燈 近年來(lái)LED （Light Emitting Diode，稱發(fā)光二極管）技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使其作為隧道照明光源

12、成為可能。相比傳統(tǒng)光源LED作為新型光源具有以下優(yōu)勢(shì)： (1)光效高：效率可以達(dá)到80%-90%。 (2)能耗?。涸谕瑯恿炼认潞碾娏?jī)H為普通白熾燈的1/8-1/10。 (3)壽命長(zhǎng)：標(biāo)準(zhǔn)壽命是10萬(wàn)小時(shí)，高壓鈉燈一般壽命為2萬(wàn)小時(shí)。 (4)可靠耐用：沒(méi)有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，非正常報(bào)廢率很小，維護(hù)費(fèi)用低廉。 (5)綠色環(huán)保：廢棄物可回收，沒(méi)有污染，不像熒光燈一樣含有汞成分。 實(shí)施載體：寧海桑州嶺隧道。全長(zhǎng)1.45公里，隧道寬10米，原472套高壓鈉燈，已運(yùn)行了七、八年，燈泡老化十分嚴(yán)重，照度衰減。本次節(jié)能改造總共安裝了472套無(wú)極燈，總費(fèi)用78萬(wàn)元，相對(duì)于原來(lái)40萬(wàn)元的高壓鈉燈安裝費(fèi)用，總成本增加38萬(wàn)元。 節(jié)能效果：采用LED整體照明方案，與傳統(tǒng)高壓鈉燈對(duì)比，初始投資增加38萬(wàn)元，總體節(jié)電率達(dá)70%以上。以桑州嶺隧道年用電經(jīng)費(fèi)46萬(wàn)元計(jì)算，每年節(jié)約電費(fèi)32萬(wàn)元，兩年多時(shí)間收回成本，一年多營(yíng)運(yùn)費(fèi)用就低于高壓鈉燈；LED燈理論壽命為10萬(wàn)小時(shí)，實(shí)際以5萬(wàn)小時(shí)（約6年）計(jì)算，預(yù)計(jì)節(jié)約電費(fèi)共計(jì)192萬(wàn)元。三、結(jié)語(yǔ) 隧道照明節(jié)能技術(shù)是一個(gè)新課題，也是大規(guī)模公路建設(shè)后亟待解決的難題，其研究?jī)?nèi)容涉及交通、信息、電力、微電子等多學(xué)科交叉，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益巨大。通過(guò)有限的探索，我們