高速公路隧道照明节能改造方法及其实例分析刘相华 (招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆 400067) 摘 要：针对已通车高速公路隧道照明节能改造项目，结合具体工程实例，给出具体的照明和调光方案、调光模式。在剖析改造工程实施重难点的基础上，提出解决方法和措施，并对改造效果进行归纳总结。 关键词：公路隧道；照明节能改造；LED照明灯 收稿日期：2015-03-18 作者简介：刘相华(1977-)，男，重庆市人，硕士，高工. 中图分类号： 文章编号：1009-6477(2015)05-0122-04U453.7 文献标识码：B Abstract: In allusion to the expressway (that has been opened to traffic) tunnel lighting energy-saving transformation project and in combination with the specific project examples, this paper presents specific lighting and dimming schemes and dimming modes. On the basis of analyzing emphases and difficulties in implementation of transformation projects, the paper proposes solutions and measures, and concludes the results of transformation. Expressway Tunnel Lighting Energy-saving Transformation Methods and Analysis of Examples LIU Xianghua Key words: highway tunnel; lighting energy-saving transformation; LED light 截止2013年底，全国已建成通车的公路隧道为11 359处、960.56万延米。其中，特长隧道562处、250.69万延米，长隧道2 303处、393.62万延米[1]。数量众多且规模庞大的隧道照明系统营运电费及维护费用，已成为营运管理单位的一笔沉重负担。如何提高已通车隧道的营运效率、降低能源消耗已成为营运管理单位亟需解决的问题。 本文基于G15沈海高速公路温州段隧道照明改造项目，给出了公路隧道照明节能改造方案，以及解决工程实施重难点的方法和措施，以期对类似工程改造项目有一定的参考价值。 1 工程概况G15沈海高速公路温州段是国家高速公路网沈海高速公路主干线的重要组成部分，是温州市南北交通的大动脉。其北起与台州交界的乐清湖雾岭，南至与福建交界的分水关。该高速公路为双向4车道，设计行车速度80 km/h，全长约140 km，共设有8座双向4车道分离式隧道，见表1。 表1 G15沈海高速公路温州段隧道一览[2]  隧道名称左洞长度/m右洞长度/m隧道规模雁荡山13941390长隧道雁荡南15891550长隧道金山430430短隧道杏湾山332332短隧道三都岭17041715长隧道外笼山12951322长隧道仙岩16301587长隧道箭岱555580中隧道 自2003年底建成通车以来，该路段隧道已营运了10余年。由于受交通量迅猛发展、灯具电气元件老化、路面加铺黑色沥青罩面等因素影响，原有照明系统所提供的路面亮度大幅下降，存在亮度不足和功耗加大的问题，故需对照明系统进行升级改造[3]。 2 改造方案2.1 照明方案隧道照明方案主要取决于照明灯具的选择与布置。隧道照明灯除了应满足在隧道特定环境下的光效、光通量、寿命及工作特性、光色、显色性和控制配光的难易程度等主要要求外，还要考虑隧道的节能、环保及在汽车排烟形成的烟雾中仍能保证有良好的能见度。随着LED(发光二极管)照明技术和产品的日趋成熟，LED光源以其高效节能、长寿命、环保无污染等优点，在功能性照明领域得到了较为广泛的应用。从目前国内隧道照明节能改造的应用方案看，其大致分为2种：一种是全部采用LED灯照明方案；另一种是高压钠灯+LED灯组合照明方案，即加强照明采用高压钠灯，基本照明采用LED灯。 G15沈海高速公路温州段为国家高速公路网主干线省界段，其位于东部沿海经济发达地区。鉴于柴油车混入率很高，洞口废气排放形成的雾霾较严重，夏季日照时间长、亮度很高等因素，本次改造采用了高压钠灯+LED灯组合照明方案。高压钠灯具有透雾能力强，以及在洞外高亮度自然光照射下，黄色光源的对比灵敏度更高的特点，其可使洞外观测效果得到显著提升，且有利于驾驶员看清洞口情况，从而确保车辆进入隧道的安全。由于隧道是一个封闭空间，没有外部光环境的对比，车辆进入隧道后，LED灯光源完全能够满足驾驶安全要求，且可提供良好的显色性，更有利于驾驶员了解前方路面状况，同时也可降低隧道照明改造和营运成本。 2.2 调光控制方案可方便、灵活地实现无级调光是LED灯区别于其他光源的显著优势之一，也是在保证规范要求照明亮度的前提下，实现按需照明的重要手段。G15沈海高速公路温州段最早实施的三都岭隧道采用了基于电力线载波通讯方式的调光控制系统。该系统的最大优点是只需利用供电电线就能进行数据传递，而不需要额外增设通讯线缆。但是，由于隧道内的供电线路众多，且大部分为三相供电电缆，因此，当叠加有载波信号的电线与其通讯距离很近时，不同相间均可能会收到信号，且三相电力线间有很大的信号损失。特别是当电力线上负荷很重时，容易造成对载波信号的高削减。在三都岭隧道调光控制系统的调试过程中，出现了信号不稳定、系统通讯不畅的现象，经研究分析并通过试验验证，发现是上述因素的影响。后来，通过新增1根专为LED灯电源供电的2芯单相电线才使问题得以最终解决，不仅花费了很大的人力和物力，而且电力载波通讯的优势也未体现出来。 因此，其余7座隧道采用了基于RS485总线形式的调光控制系统，其具有布线拓扑简洁、抗干扰能力强、带载能力好等优点。事实证明，该系统的安装调试工程量大大减小，而且维护方便，可靠性高。 2.3 照明控制模式通常，照明控制可分为正常工况、交通堵塞、隧道火灾、隧道养护管理等工况模式。正常工况模式中又包括大交通量、中交通量、小交通量模式。各模式还可细分为晴天、云天、阴天、重阴天、夜间、深夜等模式[4]。照明控制工况详见表2。 根据G15沈海高速公路温州段的实际情况，并结合洞外亮度、交通量大小等参数，给出了切实可行的照明控制方式，见表3。 3 工程实施3.1 重、难点分析1) G15沈海高速公路温州段为国家高速公路网主干线重要组成部分，交通量很大，施工期间须采取独立半封闭(2类封道)或全封闭(1类封道)单洞进行作业，临时交通组织的好坏直接制约着工程能否顺利开展。 2)本工程隧道分布在140多km范围内，工作点分散，工作量大，因此，科学、合理的施工组织是工程成败的关键。 表2 照明控制工况分类  工况名称工况描述照明需求正常交通状况良好,无事件、事故、火灾发生,隧道运行正常全段按需调光控制养护养护管理人员对隧道进行维护养护段最大亮度,其余段按需调光控制交通异常隧道内交通发生短暂性意外、拥挤或堵塞交通异常段最大亮度,其余段按需调光控制火灾隧道内发生火灾最大亮度 表3 正常工况下照明控制方式[5-6]  季节及天气时间段调光分级洞外亮度/(cd·m-2)交通量N/(veh·(h·ln)-1)加强照明/%基本照明/%夏季晴天其他季节晴天/夏季云天其他季节云天/夏季阴天其他季节阴天/重阴天7∶00—18∶30ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅩⅪL20(S)0.5L20(S)0.25L20(S)0.13L20(S)≤350350<><><><><><><><> 注：各时间段仅供参考，当洞外亮度L20(S)≤200 cd/m2时即可进入夜间模式。 3) 施工作业时不能完全中断交通，需边通车边施工，行车安全及施工安全保障任务非常艰巨。 3.2 应对方案和措施1) 按照高速公路交警、路政等管理部门要求，编制详细且具有可操作性的安全施工保通方案和应急预案，办理相关的封道施工作业审批手续，并委托有经验的专业封道作业队伍实施临时交通组织。施工中如遇特殊情况致使作业区附近的交通流量陡增且交通通行不畅时，现场安全负责人需及时向项目经理和交警部门汇报现场情况，迅速确定处理措施，尽快撤除封道设施，恢复正常交通。 2) 结合施工图，对施工现场进行深入细致的勘察，主要是调查与照明改造相关的管线路由、供配电设施等，合理选定材料摆放区、工具机械存放区及废料摆放区。配置2支具有相同施工能力的作业队伍，严格按照审批的施工时间和施工计划，调派人员、机械、设备、材料等进场，并组织人力搞好现场的安全文明施工环境，做好临时用电准备等。 3) 严格贯彻执行安全3级教育制度，特别是对施工人员进行有针对性的高速公路施工安全教育培训。此外，为加强工程的现场管理，更好地协调和掌握现场进展，施工期间管理人员和技术人员需现场蹲点，及时发现和解决施工中的安全和技术问题。 针对上述重难点问题，在工程项目部进场后，工程项目部按照工程目标控制方法，严格控制流程和基本环节，采取事前、事中、事后控制相结合的管理手段，构建网络计划图，优化方案，确定关键路线和关键工作，在确保安全的前提下，有条不紊地推进节能改造工作。 4 改造后的节能效果2015年1月，G15沈海高速公路温州段所有隧道照明改造全部完工。经检测，不仅各项照明指标均达到设计要求，而且节能效果也非常明显，具体见表4。 与改造前相比，G15沈海高速公路温州段隧道改造后的照明用电总功率平均下降了45%。根据运营管理单位的统计分析，8座隧道每月平均可节约电费约25.7万元，全年可节约电费308.4万元，若计入减少的照明设施维护费，节约效果更明显。因此，本次改造的经济效益非常可观。 5 结语通过技术改造，G15沈海高速公路温州段隧道照明实现了安全与节能的有机结合，不仅有效地保障了行车的安全性和舒适度，而且提升了本路段高速公路的运营管理水平，降低了运营成本，获得了良好的社会效益和经济效益。同时，对于进入后交通时代即将进行改造的大量隧道照明系统而言，本项目的改造方案和实施经验也具有良好的推广价值。 表4 改造前后节能效果对比  隧道名称改造前功率/kW改造后功率/kW节能率/%节约电费/(万元/月)雁荡山隧道175.67111.65362.61雁荡南隧道183.37116.80363.07金山隧道63.4244.32300.35杏湾山隧道60.3443.13290.71三都岭隧道190.3084.94554.09外笼山隧道218.90106.24516.12仙岩隧道233.86114.55516.05箭岙隧道159.9485.91462.71合计1285.79707.544525.70 参 考 文 献 [1] 交通运输部综合规划司.2013年交通运输行业发展统计公报[Z].2014. [2] 重庆市华驰交通科技有限公司.浙江甬台温高速公路(温州段)隧道机电工程竣工图[Z].重庆:重庆市华驰交通科技有限公司，2003. [3] 重庆公路工程检测中心.浙江甬台温高速公路(温州段)隧道照明系统评估报告[Z].重庆：重庆公路工程检测中心. [4] 招商局重庆交通科研设计院有限公司.浙江甬台温高速公路温州段隧道照明改造施工图设计[Z].重庆：招商局重庆交通科研设计院有限公司.2014 [5] 招商局重庆交通科研设计院有限公司.JTG D70/2—2014 公路隧道设计规范 第二册 交通工程与附属设施[S].北京：人民交通出版社，2014. [6] 招商局重庆交通科研设计院有限公司.JTG/T D70/2-01—2014 公路隧道照明设计细则[S].北京：人民交通出版社，2014.
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