巨川電氣--公路、隧道照明的控制設(shè)計(jì)與能耗管控
隨著我國(guó)高速公路隧道、公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展,照明設(shè)計(jì)節(jié)能要求已非常緊迫,本文著重對(duì)影響道路隧道照明節(jié)能設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的解決途徑,可為隧道照明節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考。
截止2015年底,全國(guó)公路隧道394.20萬(wàn)米,其中特長(zhǎng)隧道82.11萬(wàn)米,長(zhǎng)隧道150.07萬(wàn)米,公路隧道的節(jié)能問(wèn)題,已經(jīng)成為低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代交通行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。
目前,高速公路隧道照明主要存在以下問(wèn)題:設(shè)計(jì)上為保證駕駛?cè)藛T在穿越山嶺隧道時(shí)的行車安全,時(shí)常刻意提高隧道洞內(nèi)照明設(shè)計(jì)參數(shù);招標(biāo)采購(gòu)過(guò)程不能保證隧道照明燈具的質(zhì)量,同一線路不同標(biāo)段燈具質(zhì)量參差不齊;通車運(yùn)營(yíng)期間照明控制及維護(hù)不當(dāng)?shù)取>薮姎庾鳛橹悄苷彰骺刂菩袠I(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,致力于打造方便節(jié)能的控制系統(tǒng)。路燈照明控制系統(tǒng),路燈照明控制箱,隧道照明控制系統(tǒng),隧道照明控制箱,景觀照明控制系統(tǒng),公園照明控制系統(tǒng)。
2 設(shè)計(jì)參數(shù)選取
2.1 計(jì)算行車速度
速度對(duì)照明系統(tǒng)的影響最大,當(dāng)設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí),要比設(shè)計(jì)速度為80km/h在照明設(shè)施上將增加61%的費(fèi)用,在運(yùn)營(yíng)上將增加63%的費(fèi)用。同時(shí),據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)曾做過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),在車輛通過(guò)隧道洞口前后,會(huì)很自然地降速,通過(guò)隧道時(shí),車速普遍下降30%左右,因而照明用計(jì)算行車速度應(yīng)適當(dāng)核減。
2.2 設(shè)計(jì)交通量
現(xiàn)行隧道設(shè)計(jì)一般是根據(jù)近、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)交通量進(jìn)行一次設(shè)計(jì),分期實(shí)施。交通量越大,隧道事故發(fā)生的幾率就越高,對(duì)照明水平的要求也就越高。在照明設(shè)計(jì)中近期交通量要精確預(yù)測(cè),并結(jié)合燈具的壽命合理確定近期實(shí)施年限。
2.3 洞外環(huán)境亮度
隧道洞外環(huán)境亮度除應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求以外,還應(yīng)通過(guò)調(diào)查分析,實(shí)測(cè)比較,考慮20°視野內(nèi)洞外地形地貌、植被情況、隧道朝向和當(dāng)?shù)毓鈿夂蛱攸c(diǎn)等合理確定。在洞口建成后,還應(yīng)實(shí)測(cè)與設(shè)計(jì)值的誤差,如果誤差超過(guò)±10%,則需要優(yōu)化;如果誤差超過(guò)±25%,則需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.4 入口段亮度折減系數(shù)
我國(guó)許多高速公路隧道已通車運(yùn)營(yíng)十多年,應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā),對(duì)已經(jīng)運(yùn)營(yíng)通車的公路隧道照明系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研,綜合分析考慮造成隧道洞口亮度降低的原因,確定合理的折減系數(shù)。
2.5 照明亮度區(qū)段劃分及取值
陜西省交通運(yùn)輸廳已制定了《陜西省高速公路隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)(試行)》,文件中對(duì)照明亮度區(qū)段劃分和取值已做出明確規(guī)定,隧道各段照明亮度過(guò)度更加合理、順暢。
3 光源及燈具選取
3.1 光源
隧道照明光源的一般要求:光效高、顯色好、透霧性能好、壽命不小于10000h。在工程實(shí)施過(guò)程中宜通過(guò)綜合論證比選后確定采用合適的光源,以期達(dá)到節(jié)約目的。
1.顯色性
美國(guó)照明協(xié)會(huì)2000年公布道路隧道照明的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn),推薦小目標(biāo)物體可見(jiàn)度(STV)作為評(píng)定照明質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽(yáng)的顯色指數(shù)(Ra)定為100,各類光源的顯色指數(shù)各不相同,高壓鈉燈顯色指數(shù)Ra=23,熒光燈管顯色指數(shù)Ra=60~90。在滿足隧道照明的前提下,采用顯色性較高的光源,可以達(dá)到綠色照明的目的。
2. 閃爍頻率
閃爍頻率(F)與燈具安裝間距(S)和車速(V)之間的關(guān)系(F=V/S),考慮避免燈具閃頻的影響,根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.2條規(guī)定:“燈具布置應(yīng)滿足閃爍頻率低于2.5Hz或高于15Hz”的規(guī)定。80km/h設(shè)計(jì)速度下燈具的安裝間距應(yīng)小于4m或大于24m。
3.2 燈具
隧道照明燈具的一般要求:IP65、配光合適、更換方便、便于維修、耐腐蝕性能好等,選擇品質(zhì)優(yōu)良的照明配套附件。
1.燈具維護(hù)系數(shù)
在我國(guó),燈具維護(hù)系數(shù)一般取0.6~0.7,即有30%左右光能損耗。實(shí)踐證明,可通過(guò)采用二氧化鈦光觸媒膜自動(dòng)去掉燈具透光表面上汽車廢氣和油污等污垢,提高光透過(guò)率,可將燈具的維護(hù)系數(shù)提高到0.8。
2.光反射比
現(xiàn)行規(guī)范未考慮反射光增量系數(shù)對(duì)亮度的加強(qiáng)作用,如通過(guò)選擇合適的燈具及安裝角度,并且適當(dāng)增大頂棚和墻壁的反光比,可有效提高隧道路面平均水平照度(,式中Kp為反射光增量系數(shù))。
4 節(jié)能裝置
現(xiàn)階段,影響高壓鈉燈節(jié)能效果的主要問(wèn)題是其配套的電感鎮(zhèn)流器的工作效率低,可通過(guò)在高壓鈉燈安裝節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器解決這一問(wèn)題。
由于照明回路切換造成三相電流不平衡和電網(wǎng)電壓三相不平衡,都會(huì)造成無(wú)功損耗,浪費(fèi)電能,可采用電磁平衡原理,通過(guò)電磁轉(zhuǎn)換與補(bǔ)償,以達(dá)到節(jié)能目的。
5 照明控制及維護(hù)
5.1 隧道照明控制
隧道照明可利用先進(jìn)的隧道照明控制和管理系統(tǒng),以期實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。隧道內(nèi)各段照明要根據(jù)季節(jié)、天氣、時(shí)間、車流量等實(shí)際情況不斷調(diào)整變化,動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)各段燈具照明的自動(dòng)控制,才能從根本上杜絕隧道照明能源的浪費(fèi),并提高行車安全系數(shù)。
5.2 運(yùn)營(yíng)維護(hù)
在運(yùn)營(yíng)階段,宜對(duì)隧道內(nèi)定期進(jìn)行清理、維護(hù),對(duì)光源附件進(jìn)行檢修,提高燈具的光效及使用壽命。
6 結(jié)尾
隨著我國(guó)高速公路隧道建設(shè)的蓬勃發(fā)展,在建和擬建的隧道項(xiàng)目中,照明費(fèi)用數(shù)目龐大,深入研究隧道照明問(wèn)題,無(wú)論從節(jié)約成本,還是提高隧道服務(wù)水平,都有著極其重要的意義。
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