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關(guān)鍵詞:高壓鈉燈;LED燈;隧道照明;節(jié)能環(huán)保;高速公路 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類(lèi)號(hào):U457 文章編號(hào):1009-2374(2017)10-0129-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.10.064
1 概述
蘭州至郎木寺高速公路(S2)臨夏至合作段(簡(jiǎn)稱(chēng)“臨合高速”)是地方高速省會(huì)放射線蘭州至郎木寺(甘川界)高速公路的組成路段,全長(zhǎng)98.975公里。全線共設(shè)置19座隧道,隧道總長(zhǎng)度超過(guò)11公里。隧道照明設(shè)計(jì)內(nèi)容包括隧道主線照明、隧道引道照明、人行橫洞照明、車(chē)行橫洞照明、緊急停車(chē)帶照明等。本項(xiàng)目2013年10月份設(shè)計(jì)圖紙?jiān)u審?fù)瓿桑?014年12月底竣工通車(chē)。
2 隧道照明方案
2.1 高壓鈉燈與LED燈混合方案
按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026.1-1999)的要求設(shè)計(jì),隧道照明分入口段、過(guò)渡1段、過(guò)渡2段,中間段和出口段。
隧道入口段和過(guò)渡段加強(qiáng)照明采用400W、250W和150W高壓鈉燈,兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布設(shè);出口段加強(qiáng)照明采用100W高壓鈉燈,兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布設(shè);基本照明采用50WLED等,兩側(cè)交錯(cuò)布設(shè),增加隧道的照明均勻度。
2.2 LED燈方案
按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026.1-1999)的要求,考慮當(dāng)時(shí)《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》很快就要頒布,因此,本項(xiàng)目參考《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》(總校稿)進(jìn)行隧道照明設(shè)計(jì),隧道照明分入口1段、入口2段、過(guò)渡1段、過(guò)渡2段、中間段、出口1段和出口2段。有效降低入口段和加強(qiáng)照明段亮度,更加節(jié)能。
入口段和過(guò)渡段加強(qiáng)照明燈具采用150W、130W、110W及100W的LED燈,并采用黃色光源,出口段加強(qiáng)照明采用50W的LED燈,均兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布設(shè),并采用黃色光源,黃色光源LED燈,可保證隧道洞口的指示性,同時(shí)較白色光源穿透性強(qiáng),在霧天及雨雪天氣能同高壓鈉燈有同樣效果;基本照明采用50WLED燈,兩側(cè)交錯(cuò)布設(shè),可有效增加隧道的照明均勻度。
從圖1可以看出,采用LED燈照明比高壓鈉燈+LED燈混合照明安裝功率減少42.3%。
3 隧道照明方案比較
3.1 技術(shù)比選
高壓鈉燈主要由燈絲、熱繼電器、放電管、玻璃外殼等組成。
高壓鈉燈優(yōu)點(diǎn):(1)發(fā)光效率高(100~130lm/w);(2)穿透性強(qiáng)、不誘蟲(chóng);(3)單燈功率大,可達(dá)到kW等級(jí);(4)光源及燈具技術(shù)成熟,生產(chǎn)成本低。
高壓鈉燈不足之處:(1)色溫低,發(fā)光顏色為金黃色,顯像指數(shù)低(20~25);(2)壽命較低,光源壽命為20000h,在電壓不穩(wěn)波動(dòng)較大時(shí)光源壽命將會(huì)極大縮短,燈具折舊費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用較高;(3)功耗大、電源效率低,采用傳統(tǒng)高壓鈉燈作為隧道照明時(shí),照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用往往不堪重負(fù),同時(shí)高功耗導(dǎo)致線路敷設(shè)成本高;(4)燈具利用系數(shù)低(0.35~0.5);(5)不能頻繁啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí)需要一定啟動(dòng)時(shí)間;(6)配光性差;(7)燈具含汞等有毒元素。
LED燈主要由燈具外殼、控制電路、源適配器及光源組成。
LED燈屬于半導(dǎo)體器件,是一種固態(tài)光源,通過(guò)半導(dǎo)體材料中不同載流子之間的交換發(fā)光。
LED燈具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)顯像指數(shù)高(75~90);(2)可頻繁啟動(dòng),瞬時(shí)啟動(dòng),無(wú)延時(shí);(3)LED光源理論壽命50000h,壽命是高壓鈉燈2.5倍;(4)比高壓鈉燈節(jié)電40%以上,線路敷設(shè)成本低;(5)無(wú)頻閃、寬啟動(dòng)(在85~260V范圍內(nèi)均可啟動(dòng));(6)不含汞、鉛等有毒物質(zhì),比較環(huán)保;(7)采用模塊化設(shè)計(jì)或者整體設(shè)計(jì),維護(hù)比較方便;(8)防止燈具的橢圓疊加,無(wú)光斑產(chǎn)生;(9)燈具利用系數(shù)高(0.7~0.85);(10)調(diào)光范圍寬(1%~100%無(wú)極調(diào)節(jié));(11)配光性高,光源指向性好;(12)作為一種新型的綠色照明光源,切合節(jié)能環(huán)保要求,受到國(guó)家大力推薦提倡,前景不可估量。
LED燈目前具有如下不足之處:(1)光電效率(90~120lm/w)較高壓鈉燈低;(2)燈具成本較高壓鈉燈高;(3)LED光源屬于半導(dǎo)體器件,溫度的升高對(duì)LED光源壽命產(chǎn)生很大影響,散熱問(wèn)題制約著LED燈功率不能制作很大,故不建議采用大功率LED燈作為隧道照明;(4)穿透性較差,高速公路入口段和出口段需要考慮隧道照明的穿透性能,良好的照明穿透性能將能在一定程度上保證行車(chē)安全及防災(zāi)疏散效率(本項(xiàng)目加強(qiáng)段采用黃光源LED燈,可有效避免入口段穿透性差的問(wèn)題);(5)使用在高速公路隧道中仍然需要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等層面上的支持。
3.2 經(jīng)濟(jì)性比選
3.2.1 燈具投資估算對(duì)比。
由圖2可知,“全LED燈方案”比“高壓鈉燈+LED燈”混合方案在燈具方面投資增加投資1506萬(wàn)元。
3.2.2 預(yù)算對(duì)比。預(yù)算對(duì)比內(nèi)容包括隧道供電系統(tǒng)、隧道照明系統(tǒng)和隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)等。
由圖3可知“全LED燈方案”比“高壓鈉燈+LED燈”混合方案增加投資1095萬(wàn)元。
3.2.3 運(yùn)營(yíng)費(fèi)用對(duì)比。
由圖4可知,“全LED燈”方案比“高壓鈉燈+LED燈”方案年節(jié)省電費(fèi)為233.3萬(wàn)元。
3.2.4 周期成本對(duì)比。
由上表可知,LED燈壽命為6年,而高壓鈉燈壽命為2年,在6年時(shí)間高壓鈉燈需更換2批,高壓鈉燈總造價(jià)為1112萬(wàn)(不含人工及安裝費(fèi)用)。
3.3 結(jié)論
“全LED燈方案”比“高壓鈉燈+LED燈”混合方案在燈具方面增加投資1506萬(wàn)元,總預(yù)算增加投資1095萬(wàn)元,年減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)支出233.3萬(wàn)元,6年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用減少共計(jì)1400萬(wàn)元,周期成本可減少燈具總造價(jià)為1112萬(wàn),總計(jì)6年總共可節(jié)約費(fèi)用1417萬(wàn)元。
從以上可看出,雖然從工程造價(jià)方面LED燈較高壓鈉燈一期投資較大,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,LED燈較高壓鈉燈無(wú)論在運(yùn)營(yíng)費(fèi)用及周期維護(hù)成本,還是在長(zhǎng)遠(yuǎn)總的費(fèi)用方面都能節(jié)約投資。綜合考慮以上因素,臨合高速最終采用全LED燈的方案。
4 結(jié)語(yǔ)
高壓鈉燈在隧道照明中有著成熟的應(yīng)用,LED燈出現(xiàn)后,高速公路領(lǐng)域出現(xiàn)了“高壓鈉燈+LED燈”的過(guò)渡方案,這種方案結(jié)合了高壓鈉燈和LED的優(yōu)點(diǎn)。隨著LED燈技術(shù)的成熟和建設(shè)成本的降低,尤其是低色溫LED燈的成熟,LED燈作為一種新興的綠色節(jié)能光源全面取代傳統(tǒng)高壓鈉燈只是時(shí)間問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:高速公路隧道;LED;照明節(jié)能;隧道照明系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào):U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2011)15-0035-02
近些年,隨著我國(guó)高速公路的迅速發(fā)展,大量以橋隧為主的高速公路里程也逐年增加,公路隧道照明系統(tǒng)作為保證車(chē)輛安全通行的同時(shí)也使得隧道照明運(yùn)營(yíng)開(kāi)支居高不下。近年來(lái),LED以其低能耗高效率的特點(diǎn),在照明行業(yè)正得到廣泛的應(yīng)用,從顯示器背光照明到景觀照明再到日常照明,覆蓋范圍越來(lái)越大。作為光源,LED的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面:節(jié)能、環(huán)保和長(zhǎng)壽命。LED不依靠燈絲發(fā)熱來(lái)發(fā)光,能量轉(zhuǎn)換效率非常高,理論上可以達(dá)到白熾燈10%的能耗,相比熒光燈,LED也可以達(dá)到50%節(jié)能效果。研究如何在基于交通流量、行車(chē)速度、可視度、駕駛員視覺(jué)特性基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈具合理的智能照明無(wú)級(jí)控制,這對(duì)提高隧道照明質(zhì)量,降低能耗與隧道運(yùn)營(yíng)成本,營(yíng)造安全舒適的隧道行車(chē)環(huán)境,具有重要的意義。
一、工程概況
金麗溫高速公路金華段隧道群共有6個(gè)隧道,分別是:水坑隧道(長(zhǎng)度為405m)、黃埔坑隧道(長(zhǎng)度為157m)、黃塢壟隧道(長(zhǎng)度為565m)、黃家壟隧道(長(zhǎng)度為360m)、焦巖隧道(長(zhǎng)度為470m)、白陽(yáng)山隧道(長(zhǎng)度為477m)。隧道單洞:凈寬10.75m,限界凈高5m;設(shè)計(jì)車(chē)速:80km/h(即按100m停車(chē)視距標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì))。
根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》和招標(biāo)文件要求,本次改造工程按隧道內(nèi)行車(chē)速度80公里/小時(shí)對(duì)水坑隧道、黃塢壟隧道、黃家壟隧道、焦巖隧道、白陽(yáng)山隧道等5個(gè)隧道的基本段中排照明燈設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)、購(gòu)置、安裝、測(cè)試、開(kāi)通、保修、培訓(xùn)、提供資料等服務(wù)。
二、隧道照明系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
本次照明改造系統(tǒng)為三級(jí)負(fù)荷,采用《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026-90)設(shè)計(jì),照明標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合隧道通行能力B級(jí)――80公里/小時(shí)車(chē)速,主要設(shè)備采用最新頒布的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或能代表最新先進(jìn)水平的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)。
(一)分級(jí)照明
隧道照明分段為:入口段、適應(yīng)段、過(guò)渡段、基本段、出口段,使入口區(qū)亮度逐級(jí)降低到基本段的亮度要求,同樣,為使司機(jī)的眼睛盡快適應(yīng)光線由弱變強(qiáng),出口段也設(shè)有加強(qiáng)照明。本次照明改造工程為中間段(也稱(chēng)基本段)照明改造,因此,沒(méi)有基本段的隧道就不需要改造,如黃埔坑隧道(長(zhǎng)度為157米)。
(二)照明控制
新加裝的LED燈組成一個(gè)回路,由加裝在夜間照明箱內(nèi)的控制回路進(jìn)行控制亮燈,并且與箱內(nèi)的PLC控制器進(jìn)行連接,達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。原有中排高壓鈉燈(僅限基本段)組成一個(gè)回路,通過(guò)加裝開(kāi)關(guān)箱進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)關(guān)的第二級(jí)控制,達(dá)到是否接通回路的目的,而是否亮燈,則由原來(lái)的白天/夜間照明控制回路進(jìn)行控制。
(三)照明配光
原設(shè)計(jì)洞內(nèi)燈具采用250W、150W二種,根據(jù)隧道長(zhǎng)度不同采用三排、單排布燈方式。隧道照明系統(tǒng)的配光以隧道參數(shù)和光學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù),已滿(mǎn)足下列指標(biāo):入口段白天照明平均亮度:80cd/O;適應(yīng)段白天照明平均亮度:50cd/O;過(guò)渡段白天照明平均亮度:10cd/O;基本段白天照明平均亮度:4.5cd/O;夜間照明平均亮度:4.5cd/O;我們本次改造的LED中排燈的平均亮度應(yīng)大于4.5cd/O。
(四)主要設(shè)備、材料選型
1.LED燈。LED燈具是本次改造項(xiàng)目的重要設(shè)施,根據(jù)圖紙及招標(biāo)文件規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)、性能要求,我們選用上海三思研發(fā)的一款以高亮度LED為光源的照明燈。該產(chǎn)品具有亮度高、照度分布好、節(jié)能環(huán)保、防水防塵、外觀時(shí)尚等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于各種隧道、收費(fèi)站、加油站、廠房、賣(mài)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)、廣場(chǎng)的照明。
2.配電箱改造:斷路器采用梅蘭日蘭的小型斷路器,接觸器和繼電器采用施耐德產(chǎn)品,配電箱內(nèi)電線由杭州中策公司生產(chǎn),這樣就可以保證照明控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠。將照明控制系統(tǒng)接入原配電箱PLC控制系統(tǒng),通過(guò)技術(shù)升級(jí),可以實(shí)現(xiàn)隧道照明的自動(dòng)化管理。隧道照明控制的自動(dòng)化管理的前提是:利用成熟可靠的計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制技術(shù),才能實(shí)現(xiàn)全線照明回路的控制,達(dá)到提高高速公路的生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平,減輕高速公路管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低維護(hù)成本,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的先進(jìn)性目的。開(kāi)關(guān)箱:采用(下轉(zhuǎn)87頁(yè)上接34頁(yè))金華市一開(kāi)電氣成套設(shè)備廠,該箱由于只起第二級(jí)的回路關(guān)斷作用,因此,箱內(nèi)只設(shè)梅蘭日蘭的小型斷路器。
三、高速公路隧道照明的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)
(一)改進(jìn)分時(shí)間隔照明控制模式
一般的隧道照明供電控制模式是按照白天和夜間兩級(jí)模式予以供電控制,而這種控制模式存在嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象。我們可以根據(jù)工程的實(shí)際情況予以討論,建立更為科學(xué)合理的多級(jí)照明控制方式,比如說(shuō)可以采用白天、傍晚、夜間的三級(jí)控制模式,分別采用1、1/2、1/3的照明方式,既滿(mǎn)足不同時(shí)段交通量的使用要求又達(dá)到節(jié)電的效果,從而降低公路隧道的運(yùn)營(yíng)成本。
(二)在隧道照明的設(shè)計(jì)規(guī)劃中應(yīng)該考慮節(jié)能問(wèn)題
在隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,通常入口段和出口段燈具的密度和照度最大,中間段最小,而中間段燈具布設(shè)長(zhǎng)度一般最大,其他各段燈具的布設(shè)長(zhǎng)度根據(jù)隧道實(shí)際長(zhǎng)度和實(shí)際要求的不同而有所不同,根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)要求,隧道照明的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮車(chē)流量、車(chē)速和內(nèi)外亮度三個(gè)因素。比如入口段照明通常由基本照明和加強(qiáng)照明兩部分組成,前者的燈具布置同中間段照明相似,后者的加強(qiáng)照明采用功率較大的燈具。由于洞外日光的投射進(jìn)去,可利用作為入口段加強(qiáng)照明的部分,參照設(shè)計(jì)規(guī)范,可將離洞口1Om以?xún)?nèi)的加強(qiáng)照明燈具予以省略。按照規(guī)范要求,隧道長(zhǎng)度超過(guò)1O0m就要設(shè)置照明設(shè)施,當(dāng)隧道里安裝照明燈具時(shí),如按照全年最大照度設(shè)計(jì),單從洞外亮度這一指標(biāo)分析,只要天氣不是晴天,洞內(nèi)亮度就是多余的,長(zhǎng)時(shí)間勢(shì)必造成電能的極大浪費(fèi)。所以要把隧道內(nèi)各段照明的長(zhǎng)度和照度設(shè)計(jì)成能夠根據(jù)實(shí)際要求(如洞外亮度)不斷調(diào)整變化,動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)對(duì)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(chē)安全系數(shù)。
(三)檢查隧道配電設(shè)施,保障電路暢通,提高電能的利用率
一個(gè)完整的隧道機(jī)電系統(tǒng)對(duì)確保隧道良好的通行環(huán)境,及早發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)事故及災(zāi)害,提高隧道的運(yùn)營(yíng)管理水平,確保交通舒適與行車(chē)安全具有重要的作用。隨著新建的高速公路隧道配置的設(shè)備系統(tǒng)功能更加完善,運(yùn)行更加穩(wěn)定,高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)滿(mǎn)足操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、先進(jìn)可靠、可擴(kuò)展、易維護(hù)的原則,要提高隧道運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化水平,使隧道管理人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地了解隧道及機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況,以便更加科學(xué)、合理、有效地進(jìn)行隧道運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)。
四、結(jié)語(yǔ)
總之,通過(guò)金麗溫高速公路金華段隧道群各照明區(qū)段的照明亮度要求對(duì)照明光源的選擇和控制系統(tǒng)開(kāi)展研究,使用LED燈為國(guó)家高速公路隧道照明節(jié)能提供了切實(shí)可行的技術(shù)與控制手段,使用LED進(jìn)行高速公路隧道照明時(shí)顯著的節(jié)能效益,達(dá)到節(jié)約了電力能源,降低了運(yùn)營(yíng)成本的目的,希望能夠?yàn)轭?lèi)似工程提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】隧道;照明;節(jié)能;優(yōu)化
重慶三環(huán)高速公路永川至江津段黃瓜山特長(zhǎng)公路隧道目前已施工完成。按照交通運(yùn)輸部(2012)交政法發(fā)419號(hào)文件[1]通知要求,在隧道工程中推廣采用智能通風(fēng)照明控制技術(shù),開(kāi)展隧道綠色照明工程和根據(jù)相關(guān)任務(wù)組織實(shí)施節(jié)能減排科技專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng),促進(jìn)交通運(yùn)輸節(jié)能減排科技研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化工作,加快推進(jìn)交通運(yùn)輸節(jié)能減排能力建設(shè)項(xiàng)目研究的精神。本文以黃瓜山隧道照明系統(tǒng)節(jié)能作為探討對(duì)象,參照國(guó)內(nèi)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及已投入運(yùn)營(yíng)的陜西秦嶺小黃川隧道、貴州黃果樹(shù)隧道照明系統(tǒng)施工經(jīng)驗(yàn),作出一些探討。
本文主要從洞外亮度優(yōu)化、先進(jìn)節(jié)能燈具選擇和隧道照明系統(tǒng)的智能控制等3個(gè)方面闡述隧道照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化。
1 洞外亮度設(shè)計(jì)優(yōu)化
1.1 隧道洞口亮度值L20的優(yōu)化
現(xiàn)行《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]照明設(shè)計(jì)計(jì)算中的一個(gè)重要參數(shù)是L20(S),即洞外亮度。洞口段加強(qiáng)照明是隧道照明最重要的部分。在1000m以下的中短隧道,加強(qiáng)照明的功率約占整個(gè)隧道照明功率的60%~80%,在3000m以上的特長(zhǎng)隧道中也要占到30%以上。其取值范圍在規(guī)范上相差很大,一般設(shè)計(jì)時(shí)取值都偏于保守,導(dǎo)致入口段、過(guò)渡段亮度指標(biāo)偏高,要達(dá)到預(yù)期亮度指標(biāo)則需要加密燈具,增大燈具功率,人為地增加L20(S)值,造成能源的浪費(fèi)。因此,可采用各種技術(shù)手段將洞外亮度盡可能降低,以此來(lái)降低亮度指標(biāo)達(dá)到節(jié)能的目的。比較可行的做法有以下幾種:
根據(jù)JTJ 0261―1999《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》,加強(qiáng)照明平均亮度需求值主要取決于洞外亮度L20,其計(jì)算式如下。
入口段平均亮度:Lth=K×L20 (S)(K表示入口折減系數(shù));
過(guò)渡段1平均亮度:Ltr1=0.3× K×L20(S);
過(guò)渡段2平均亮度:Ltr2=0.1× K×L20(S);
過(guò)渡段3平均亮度:Ltr3=0.035× K×L20(S)。
設(shè)計(jì)階段,隧道洞外亮度L20往往無(wú)法實(shí)測(cè),目前普遍做法是查表取得,取值范圍為4000~5000cd/m2。對(duì)重慶、貴州、陜西、云南、福建等省市多條高速公路隧道照明設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了了解,其結(jié)果表明,一般情況下該取值可有所降低,其中端墻式洞口可取值為3500~4000cd/m2,削竹式洞口亮度可取值為3000~3500cd/m2。黃瓜山隧道采用削竹式洞門(mén)設(shè)計(jì)方式,洞口亮度實(shí)際取值約3100 cd/m2,優(yōu)化后的照明設(shè)施和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用比原設(shè)計(jì)節(jié)約15%~20%。
1.2 洞外過(guò)度段減光優(yōu)化
根據(jù)黃瓜山隧道口的地形條件,設(shè)計(jì)采用遮光棚作為減光結(jié)構(gòu)物,遮光棚的立柱尺寸盡量小,以減小光反射,在立柱間可搭配個(gè)體較大的綠化樹(shù)木,在減光的同時(shí)增加行車(chē)舒適度,并可在一定程度上降低噪音和吸附灰塵。遮光棚上部結(jié)構(gòu)可根據(jù)情況選擇不同型式,如選用混凝土預(yù)制橫梁或造型,減光作用好,養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單、方便;但其體積較大,自重大,會(huì)給正常行駛帶來(lái)壓抑感,同時(shí)影響下部尺寸,其次,橫梁或造型間有空隙,雨雪天會(huì)造成路面濕滑,有行車(chē)隱患,行車(chē)速度低的時(shí)候,頻閃效應(yīng)明顯。更好的選擇方案是采用特種玻璃鋼等透光材質(zhì)進(jìn)行上部覆蓋,優(yōu)點(diǎn)是,第一、其透光性在減光的同時(shí)不會(huì)給路面留下陰影,基本消除頻閃效應(yīng);第二、雨雪天可保持路面不受影響,保證行車(chē)安全性,但缺點(diǎn)是造價(jià)較高,養(yǎng)護(hù)較為復(fù)雜,如圖1、圖2所示。
圖1城市隧道遮光棚示意 圖2未進(jìn)行上部覆蓋施工的遮光棚示意
洞口挖方邊坡根據(jù)坡率盡量選擇個(gè)體較大的植被品種,可顯著提高減光效率,碎落臺(tái)選用低矮灌木可有效降低噪音并有吸附灰塵的作用,如圖3所示。路基填方段可采取增加遮陰綠化樹(shù)木達(dá)到減光的效果。
圖3 挖方邊坡低矮灌木綠化示意
1.3 洞門(mén)結(jié)構(gòu)形式選擇
洞門(mén)盡量采用削竹式或環(huán)框式洞門(mén)形式,貼近自然,且自身反射率低。當(dāng)洞口朝向光線異常強(qiáng)烈時(shí),可采用棚洞式洞門(mén)型式進(jìn)行減光處理,如圖4所示。
圖4 棚洞式洞門(mén)型式進(jìn)行減光處理效果
若確實(shí)需采用端墻式洞門(mén),則需對(duì)墻面做吸光處理或種植藤本植物,附著在洞門(mén)墻表面,如圖5所示。
圖5 端墻式洞門(mén)藤本植物吸光效果
黃瓜山隧道洞門(mén)為削竹式設(shè)計(jì),在結(jié)構(gòu)上即保證了洞門(mén)附近的邊坡和仰坡的穩(wěn)定,同時(shí)在景觀上又起到了修飾周?chē)坝^的作用,還有效地降低了強(qiáng)光反射對(duì)人眼的刺激,真正做到了洞門(mén)與周?chē)鷳B(tài)環(huán)境有機(jī)結(jié)合。黃瓜山隧道洞門(mén)如圖6所示。
2 燈具選擇和布設(shè)
隧道洞內(nèi)的照明設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面:路面亮度、路面亮度均勻度、頻閃效應(yīng)等,現(xiàn)有常規(guī)燈具及布設(shè)型式(兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置或非對(duì)稱(chēng)布置)均能滿(mǎn)足路面亮度要求,但亮度均勻度較差,頻閃效應(yīng)很強(qiáng)。
路面亮度均勻度差會(huì)導(dǎo)致路面連續(xù)、反復(fù)的出現(xiàn)亮帶和暗帶,使駕駛員產(chǎn)生視覺(jué)疲勞,如果再出現(xiàn)個(gè)別位置的亮度差異過(guò)大則會(huì)造成視覺(jué)錯(cuò)誤進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn)。選擇燈具時(shí),黃瓜山隧道在設(shè)計(jì)上采用了擴(kuò)散角度較大的高壓鈉燈,同等燈具布設(shè)條件下,擴(kuò)散角度大的燈具會(huì)使路面具有更強(qiáng)的均勻性;同時(shí)為了提高照明燈具的照明效率,布置燈具時(shí)從設(shè)計(jì)上提高了燈具的安裝高度。比如加強(qiáng)照明段和基本照明段,設(shè)計(jì)采用拱頂側(cè)偏布置方式,將燈具位置向隧道中線靠近,盡量使燈具表面與路面平行,此做法可有效增加路面亮度均勻度并提高亮度利用率,從而加大布燈間距,減少燈具布設(shè)數(shù)量而節(jié)約能源,如圖7、圖8所示。
圖7 現(xiàn)有燈具布置方式 圖8 優(yōu)化后燈具布置方式
頻閃效應(yīng)主要指隧道燈具排列的不連續(xù)性使駕駛員受到不斷的明暗反復(fù)刺激產(chǎn)生的視覺(jué)不適,會(huì)帶來(lái)同路面均勻度差一樣的嚴(yán)重后果。人眼的頻閃不適影響為2.5~15Hz,以重慶地區(qū)隧道限速60km/h為例,若要消除頻閃的不良影響,布燈間距應(yīng)小于5m或大于46m。由此可見(jiàn),隧道進(jìn)、出口段及過(guò)渡段均容易滿(mǎn)足此要求,但目前隧道基本照明段的布燈方式難以滿(mǎn)足此要求,布燈間距小則其經(jīng)濟(jì)性差,而布燈間距大則亮度無(wú)法滿(mǎn)足亮度要求。因此,黃瓜山隧道在設(shè)計(jì)上為了減低頻閃效應(yīng)采用了與提高路面亮度均勻度相同的布燈方式(拱頂側(cè)偏布置),同時(shí)將燈具設(shè)計(jì)為高效能的LED燈具,以此來(lái)最大限度地解決亮度要求與頻閃效應(yīng)的矛盾。
考慮節(jié)能要求在燈具具體選擇時(shí),應(yīng)盡量選擇高效、節(jié)能的燈具,如LED燈、無(wú)極燈等。目前,這2種燈具的技術(shù)都已成熟,成本也較早期便宜很多,經(jīng)濟(jì)效益明顯,尤其LED燈的節(jié)能和高效更為明顯,加之近期廠方供貨價(jià)格降低明顯,應(yīng)盡可能考慮采用。
3 隧道照明控制優(yōu)化
隧道照明系統(tǒng)除了以上措施外,為了提高整個(gè)系統(tǒng)的智能控制程度,黃瓜山隧道擬采用隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)。
3.1 隧道照明分級(jí)
隧道照明按白天晴天、云天、陰天、重陰天、夜間及深夜6級(jí)控制進(jìn)行分類(lèi)定義,由不同的照明配線回路和照明監(jiān)控實(shí)現(xiàn)。隧道出入口加強(qiáng)照明段用于加強(qiáng)照明的400W、250W和100W高壓鈉燈白天全部開(kāi)啟,云天間隔減半,陰天再間隔減半,重陰天只開(kāi)啟入口段少量燈具(含應(yīng)急照明,采用LED調(diào)光控制),火災(zāi)時(shí)開(kāi)啟所有照明燈具;緊急停車(chē)帶照明和應(yīng)急照明燈具常開(kāi);橫通道燈具常閉;洞外路燈在夜間及深夜全開(kāi),其余時(shí)間全閉。
3.2 隧道照明節(jié)能裝置
在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)上增加節(jié)能控制裝置,這種方案較為經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。目前國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售的照明節(jié)能設(shè)備很多,其中智能照明調(diào)控節(jié)能裝置所占比例較高。
智能照明調(diào)控節(jié)能裝置采用RISC指令集的高速微處理器對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)運(yùn)算,動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓、電流,進(jìn)而形成對(duì)電能質(zhì)量的有效控制和補(bǔ)償。根據(jù)照明調(diào)控系統(tǒng)的反饋電壓和電流動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出,達(dá)到啟動(dòng)、軟過(guò)渡、穩(wěn)壓、節(jié)能的目的。其優(yōu)點(diǎn)有優(yōu)化電力質(zhì)量、有效保護(hù)電光源、延長(zhǎng)使用壽命、智能照明調(diào)控、適應(yīng)性好、可靠性高、配置靈活等。
隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)通過(guò)預(yù)設(shè)的控制級(jí)別,采集洞口內(nèi)外安裝的光強(qiáng)度檢測(cè)器檢測(cè)到的洞內(nèi)外的光強(qiáng)數(shù)據(jù)、交通量的變化以及白天、黑夜等情況,控制隧道的照明系統(tǒng),調(diào)節(jié)隧道洞內(nèi)各段的照明亮度,保證行車(chē)安全,并且在滿(mǎn)足照明要求的情況下盡可能地達(dá)到節(jié)能運(yùn)行,同時(shí)對(duì)洞內(nèi)照明以及照明控制設(shè)備的狀況進(jìn)行監(jiān)視。
4 結(jié)語(yǔ)
本文通過(guò)從洞外亮度優(yōu)化、先進(jìn)節(jié)能燈具選擇和隧道照明系統(tǒng)的智能控制等3個(gè)方面闡述隧道照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化,在助推交通系統(tǒng)節(jié)能減排系統(tǒng)的同時(shí),產(chǎn)生節(jié)電效益,在一定程度上減少了后期隧道運(yùn)營(yíng)成本,應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)價(jià)值明顯。由于科學(xué)地節(jié)能設(shè)計(jì)、優(yōu)化了燈具使用的方案、應(yīng)用新的節(jié)能燈具,如LED燈和智能照明節(jié)電裝置等一系列措施,將使得黃瓜山隧道的照明系統(tǒng)產(chǎn)生了明顯的節(jié)電效益,預(yù)計(jì)高速公路開(kāi)通運(yùn)行時(shí)實(shí)際的節(jié)能率在20%以上,將給隧道運(yùn)營(yíng)方帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
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隧道機(jī)電工程里面的照明工程就是為了提供足夠的光照度供人民在隧道中通行,這里里面的入口光線設(shè)計(jì)、過(guò)渡段光線設(shè)計(jì)、基本段和出口段光線設(shè)計(jì)都要考慮安全因素。入口段光線設(shè)計(jì):對(duì)光線明顯變化,人的眼睛需要一定的調(diào)整時(shí)間。如果隧道入口光線設(shè)計(jì)不合理,駕駛員在入隧道后會(huì)因?yàn)槿搜坌枰獙?duì)光線變化適應(yīng)期而產(chǎn)生短暫的“失明”而造成交通事故。過(guò)渡段光線設(shè)計(jì)的目的為了讓駕駛員適應(yīng)隧道這個(gè)駕駛環(huán)境,所以這一段路程的照明應(yīng)該是漸變的,就是將入口段的較強(qiáng)照明逐漸下降到基本段的強(qiáng)度。因?yàn)槿搜蹖?duì)光照變化的適應(yīng)有一定極限范圍,如光亮變化大于1:3,人眼就很難沒(méi)察覺(jué)的適應(yīng)。過(guò)渡段應(yīng)該以基本段照明強(qiáng)度三倍為上限?;径喂饩€設(shè)計(jì):一般基本段是整個(gè)公路隧道中最長(zhǎng)的部分,這里面的光線好壞直接影響駕駛員在隧道駕駛安全問(wèn)題。其光線的設(shè)計(jì)基本按照隧道的長(zhǎng)短和人類(lèi)對(duì)光線的舒適程度來(lái)確定。出口光線設(shè)計(jì)的目的和入口段一樣,防止出現(xiàn)因亮度差異,減少駕駛員對(duì)光照的適應(yīng)時(shí)間。我們本著安全考慮,規(guī)范這四個(gè)方面的設(shè)計(jì),專(zhuān)門(mén)起草了《公路隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范》。整體上來(lái)說(shuō)取得的效果是良好的。但是也有不少情況存在。主要情況如下:應(yīng)該設(shè)置光照的隧道沒(méi)有設(shè)計(jì)光照,《公路隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定在100m以上的隧道都設(shè)計(jì)照明,為了降低成本有些500米左右的隧道都沒(méi)有照明設(shè)施。有些隧道有了光照設(shè)計(jì),為了運(yùn)行成本考慮,不開(kāi)啟或者不全部開(kāi)啟。我們隧道照明設(shè)計(jì)中明確規(guī)定照明控制應(yīng)根據(jù)季節(jié)和光照等六種情況進(jìn)行控制,但是,從設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí),就沒(méi)有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)庫(kù)支持這個(gè)控制方案,設(shè)計(jì)過(guò)程也基本沒(méi)有很成熟的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求,在驗(yàn)收光照設(shè)計(jì)時(shí),也基本不能全部驗(yàn)證這方面的設(shè)計(jì)。根據(jù)上面情況,我們應(yīng)該更加監(jiān)督《公路隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的落地情況。季節(jié)和光照的問(wèn)題,我們更應(yīng)該從建立數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)更加科學(xué)、實(shí)用的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)有關(guān)安全的設(shè)計(jì)要求。技術(shù)上,應(yīng)該提倡充分利用減光措施和設(shè)置合理的交通誘導(dǎo)標(biāo)志來(lái)完善隧道照明設(shè)計(jì),應(yīng)該鼓勵(lì)使用節(jié)能燈具。
2通風(fēng)設(shè)計(jì)的總結(jié)
公路隧道是一個(gè)相對(duì)封閉的空間,自然空氣流通不暢,尤其是一些比較長(zhǎng)的隧道。公路隧道的里面的空氣質(zhì)量很差,有害氣體主要來(lái)源于汽車(chē)排出一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔铩⑷╊?lèi)、有機(jī)化合物等汽車(chē)尾氣,其中威脅最大就是一氧化碳?xì)怏w。再者汽車(chē)行駛過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵也是造成空氣質(zhì)量差原因之一。揚(yáng)塵還能降低隧道內(nèi)可見(jiàn)度影響隧道交通環(huán)境。隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)就是引進(jìn)大量新鮮空氣,排出一定量汽車(chē)產(chǎn)生的廢氣,這樣的做法可以稀釋空氣有害物質(zhì)的含量,提高可見(jiàn)度,從而保證人體健康和車(chē)輛行駛安全。同時(shí),通風(fēng)還是預(yù)防和撲救火災(zāi)的一項(xiàng)有效設(shè)計(jì)。我國(guó)現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)計(jì)主要縱向通風(fēng)、橫向通風(fēng)、和半橫向流出通風(fēng)這三種形式。比較三種通風(fēng)方式,各有利弊。選擇隧道通風(fēng)方式主要考慮隧道長(zhǎng)度和最大設(shè)計(jì)交通流量這兩個(gè)因素。確定通風(fēng)方式后,配齊相應(yīng)數(shù)量的風(fēng)機(jī)。機(jī)電工程設(shè)計(jì)中,還需要確定不同交通條件下的通風(fēng)控制模型。我國(guó)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定了一氧化碳、可見(jiàn)度、風(fēng)速等數(shù)據(jù),機(jī)電工程設(shè)計(jì)安裝氧化碳(CO)、能見(jiàn)度(VI)和風(fēng)速儀(TW)等檢測(cè)儀器自動(dòng)采集數(shù)據(jù),通過(guò)通風(fēng)控制計(jì)算機(jī)運(yùn)算來(lái)調(diào)控通風(fēng)大小。近幾年,我國(guó)隧道設(shè)計(jì)中通風(fēng)設(shè)計(jì)技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的認(rèn)可,例如絡(luò)云山隧在通風(fēng)設(shè)計(jì)上就大膽創(chuàng)新,取得良好的經(jīng)濟(jì)和功能效益。不過(guò),為了降低工程成本,選用的模式?jīng)]有問(wèn)題,可是依據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)往往比較小,也就是沒(méi)考慮極端情況。這是通風(fēng)設(shè)計(jì)中的安全隱患。這樣就要求通風(fēng)設(shè)計(jì)參照更加真實(shí)的數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)量要加上一定量的安全系數(shù)。
3消防設(shè)計(jì)的總結(jié)
公路隧道中的特殊空間和運(yùn)行條件決定消防設(shè)計(jì)的重要性。公路隧道這個(gè)相對(duì)封閉的空間和大量機(jī)動(dòng)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)都容易造成火災(zāi)和火災(zāi)發(fā)生后損失比較大現(xiàn)在消防設(shè)計(jì)中主要有化水消防和化學(xué)消防以及報(bào)警、監(jiān)控和控制系統(tǒng)。消防系統(tǒng)中機(jī)電工程主要從監(jiān)控隧道環(huán)境和報(bào)警設(shè)計(jì)為主,比如,測(cè)定隧道中空氣的可燃?xì)怏w的濃度來(lái)起到預(yù)警的作用;通過(guò)設(shè)計(jì)手動(dòng)和自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕來(lái)達(dá)到出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)能第一時(shí)間確定發(fā)生火災(zāi)的位置或者區(qū)域的作用,并在火災(zāi)剛開(kāi)始時(shí),啟動(dòng)水消防。對(duì)火災(zāi)情況實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)計(jì)可以讓監(jiān)督人員隨時(shí)根據(jù)火災(zāi)情況做出科學(xué)、合理的疏散方案。機(jī)電工程中這些設(shè)計(jì)對(duì)處理火災(zāi)起到很好的作用,是隧道消防系統(tǒng)中重要的一部分。近幾年,我過(guò)越來(lái)越重視這方面的設(shè)計(jì),取得很好的效果。不過(guò)也存在一些問(wèn)題:機(jī)電設(shè)計(jì)工程中預(yù)防設(shè)計(jì)還不是太科學(xué)和實(shí)用,這方面需要采用更加先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn);機(jī)電工程中有這方面的設(shè)計(jì),可是設(shè)計(jì)時(shí)考慮的情況比較單一,不能完全滿(mǎn)足復(fù)雜的情況變化。這需要我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)要基于比較嚴(yán)重的來(lái)設(shè)計(jì)。
4總結(jié)
關(guān)鍵詞:照度 亮度 隧道基本段 入口段 過(guò)渡段
中圖分類(lèi)號(hào):U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1 前言及背景
越來(lái)越多的城市交通隧道開(kāi)始出現(xiàn),特別是城市中將現(xiàn)有車(chē)流量大的路口改建為下穿式的短交通隧道開(kāi)始大量出現(xiàn)。這些跨線式交通隧道長(zhǎng)度普遍較短,大部分的隧道下穿部分長(zhǎng)度多在200米以?xún)?nèi),加上兩側(cè)引道全長(zhǎng)也不過(guò)4、5百米。
雖然城市內(nèi)的這種交通隧道長(zhǎng)度很短,但大多數(shù)隧道下穿段的長(zhǎng)度還是超過(guò)100米,根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026.1-1999),超過(guò)100米的公路隧道應(yīng)設(shè)置隧道照明;另外,城市交通隧道因?yàn)槲挥诔鞘袃?nèi)及周邊,一般車(chē)流、人流量都比較大,也很有必要設(shè)置隧道照明。
本文所介紹的成都雙流環(huán)港路東段下穿隧道就屬于這種情況。隧道總長(zhǎng)430m,南北走向,共分衡重式路基擋墻段、U 型擋墻段及明挖框架隧道段三種結(jié)構(gòu)形式。其中下穿段長(zhǎng)121m,北側(cè)引道總長(zhǎng)151m,南側(cè)引道總長(zhǎng)158m。隧道下穿段機(jī)動(dòng)車(chē)道內(nèi)凈高5.5m,凈寬13.45m,非機(jī)動(dòng)車(chē)道最小內(nèi)凈高3.0m,人行道最小內(nèi)凈高2.85m,非機(jī)動(dòng)車(chē)道+人行道凈寬5.45m。本文主要介紹該隧道下穿段的照明設(shè)計(jì)。
2 照度確定
由于現(xiàn)在還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)城市交通隧道照明的相關(guān)規(guī)范,因此現(xiàn)在有關(guān)公路隧道照明的設(shè)計(jì)規(guī)范仍然采用《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ026.1-1999)。
隧道照明和道路照明的不同之處在于,道路照明主要在夜晚及環(huán)境光線不足時(shí)提供對(duì)路面的照明;而隧道照明除了在夜晚提供照明外,其主要的功能是在白天提供隧道內(nèi)的加強(qiáng)照明,用以抵消機(jī)動(dòng)車(chē)駛?cè)牒诎档乃淼纼?nèi)時(shí),人的眼睛因?yàn)闊o(wú)法適應(yīng)環(huán)境亮度快速變化產(chǎn)生的類(lèi)似短時(shí)間喪失視覺(jué)的“黑洞”效應(yīng)而發(fā)生危險(xiǎn)。因此洞外亮度越高,洞內(nèi)就需要越高的加強(qiáng)照明以消除這種現(xiàn)象帶來(lái)的危險(xiǎn)。
根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)資料,本工程隧道設(shè)計(jì)時(shí)速為60km/h,機(jī)動(dòng)車(chē)道單向3車(chē)道,雙向共6車(chē)道,另外兩側(cè)各有一條非機(jī)動(dòng)車(chē)、人行混行道。
2 .1中間段亮度
本工程設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h,每側(cè)三車(chē)道單向通行。但根據(jù)JTJ026.1-1999表4.2.1,表中沒(méi)有三車(chē)道相關(guān)隧道的數(shù)據(jù),因此本工程按該表中設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h的最高亮度值確定中間段亮度標(biāo)準(zhǔn)為2.5 cd/m²,但由于本工程為城市交通隧道,車(chē)流量較普通公路隧道大,且可能出現(xiàn)車(chē)輛因?yàn)榻煌〒矶露枞谒淼纼?nèi)的情況。經(jīng)過(guò)分析、考慮,本次設(shè)計(jì)適當(dāng)提高基本照度標(biāo)準(zhǔn)至4 cd/m²。隧道內(nèi)路面亮度總均勻度不小于0.4,路面中線亮度縱向均勻度不小于0.6。以下設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)規(guī)范中相關(guān)表格內(nèi)沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的三車(chē)道隧道數(shù)據(jù)時(shí)均按60km/h設(shè)計(jì)時(shí)速時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最高值選取。
2 .2入口段亮度
由于缺乏洞外亮度實(shí)測(cè)資料,根據(jù)JTJ026.1-1999表4.3.2-1,由于本工程隧道長(zhǎng)度較短,為方便計(jì)算,南北洞口洞外亮度均按高值取L20=4000cd/m²;根據(jù)表4.3.1,入口段亮度折減系數(shù)k=0.022,入口段亮度Lth=k•L20=4000 cd/m²•0.022=88 cd/m²。
本工程路面為瀝青路面,根據(jù)JTJ026.1-1999 4.1.5,本工程平均亮度與平均照度的折算關(guān)系取18lx/ cd•mˉ²
因此,入口段亮度Lth= 88 cd/m²=1584lx。
2 .3過(guò)渡段亮度
根據(jù)JTJ026.1-1999 4.4,過(guò)渡段分為T(mén)R1,TR2,TR3三個(gè)照明段,各段所需亮度如下:
TR1=Ltr1=0.3Lth=26.4 cd/m²=475lx;
TR2=Ltr2=0.1Lth=8.8 cd/m²=158lx;
TR3=Ltr3=0.035Lth=3.1 cd/m²=565lx;
2 .4出口段亮度
在隧道出口,為了避免因?yàn)檐?chē)輛從較暗的隧道突然進(jìn)入到亮度很高的外界環(huán)境中而致使人的視覺(jué)難以在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)而產(chǎn)生“白洞”現(xiàn)象發(fā)生危險(xiǎn);因此需要對(duì)隧道出口段的照明進(jìn)行加強(qiáng),以幫助司機(jī)眼鏡提前適應(yīng)洞外環(huán)境。
規(guī)范中規(guī)定,在單向交通隧道中,出口段亮度應(yīng)取中間段亮度的5倍,本工程中,出口段亮度值取5Lin=12.5cd/m²=225lx。
3 各段照明長(zhǎng)度計(jì)算
3.1入口段長(zhǎng)度
本工程機(jī)動(dòng)車(chē)道北側(cè)入口段引道縱坡坡度較大,達(dá)到4.286%;機(jī)動(dòng)車(chē)道南側(cè)引道縱坡為3.205%,為方便計(jì)算,南北側(cè)隧道入口段長(zhǎng)度計(jì)算均按4%縱坡來(lái)進(jìn)行。
根據(jù)JTJ026.1-1999表4.3.2-2照明停車(chē)視距Ds表,在設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h的車(chē)速下,照明停車(chē)視距Ds=62m,入口段長(zhǎng)度根據(jù)式4.3.3:
Dth=1.154Ds-(h-1.5)/tan10°
式中Dth――入口段長(zhǎng)度(m);
Ds――照明停車(chē)視距(m);
h――洞內(nèi)凈空高度(m);
將本工程數(shù)據(jù)代入得:
Dth=1.154•62-(5-1.5)/tan10°=51.7m
3.2過(guò)渡段、出口長(zhǎng)度
根據(jù)JTJ026.1-1999表4.4.2,過(guò)渡段各段長(zhǎng)度取值為:
Dtr1=44m,Dtr2=67m,Dtr3=100m;
出口段長(zhǎng)度為60m。
4各照明段長(zhǎng)度確定
根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算出各段長(zhǎng)度后發(fā)現(xiàn),僅入口段和過(guò)渡段1的總長(zhǎng)就超過(guò)100米了,而本工程隧道下穿部分總長(zhǎng)近121米,沒(méi)有足夠的長(zhǎng)度完整的布置規(guī)范要求的各段照明。因此,根據(jù)本工程實(shí)際情況,同時(shí)結(jié)合計(jì)算數(shù)據(jù),計(jì)劃將本工程隧道下穿部分照明分為入口段及出口段兩部分。
入口段的照明按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)置,亮度及照度取值Lth= 88 cd/m²=1584lx。入口段長(zhǎng)度定為50m左右;入口段加強(qiáng)照明從距離下穿隧道洞口10米左右開(kāi)始布置。
出口段的照明兼顧過(guò)渡段1和出口段照明,因此本工程出口段照度取值按過(guò)渡段1的照度值TR1=Ltr1=0.3Lth=26.4 cd/m²=475lx,出口段從入口段加強(qiáng)照明結(jié)束處開(kāi)始布置,一直延伸至隧道出口。
5燈具布置
根據(jù)JTJ026.1-1999中給出的利用系數(shù)法照度計(jì)算公式
Eav=η•Φ•M•N/(W•S) (4.11.2-4)
式中,N―燈具布置系數(shù);
Φ―燈具額定光通量;
η―燈具利用系數(shù);
M―燈具維護(hù)系數(shù);
W―隧道路面寬度(m)
S―燈具間距(m)
機(jī)動(dòng)車(chē)道隧道照明燈具計(jì)劃采用隧道專(zhuān)用高壓鈉燈,人行、非機(jī)動(dòng)車(chē)道的燈具采用防水防塵熒光燈。高壓鈉燈隧道燈和防水防塵節(jié)能型熒光燈均吸頂安裝于隧道頂部裝飾板下。經(jīng)查閱相關(guān)資料、樣本各種功率高壓鈉燈隧道燈及熒光燈通量的額定光通量為:
Φ(400W)=48000lm 高壓鈉燈
Φ(250W)=28000lm 高壓鈉燈
Φ(150W)=15000lm 高壓鈉燈
Φ(100W)=9000lm高壓鈉燈
Φ(36W)=3000lm T8熒光燈
由于本工程機(jī)動(dòng)車(chē)道較寬,單側(cè)隧道就有三條車(chē)道,為了使隧道內(nèi)的照度盡量均勻,隧道燈具計(jì)劃縱向布置三列,燈具布置系數(shù)N=3;維護(hù)系數(shù)M=0.7;燈具利用系數(shù)經(jīng)查相關(guān)資料取η=0.6。
隧道基本照明除入口段外采用100W高壓鈉燈隧道燈,間隔10m布置。
Eav(基本)=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×9000×0.7×3/(13.45×10) =84.3lx=4.68 cd/m²≥4 cd/m²,滿(mǎn)足基本段照明照度要求。
隧道入口段加強(qiáng)照明計(jì)劃采用400W高壓鈉燈,間隔2.5米布置;
Eav(入口)= Eav =0.6×48000×0.7×3/(13.45×2.5) =1799lx=100 cd/m²≥88 cd/m²,滿(mǎn)足入口段加強(qiáng)照明照度要求。
隧道出口段加強(qiáng)照明計(jì)劃采用400W高壓鈉燈,在每組10米間隔的基本照明100W高壓鈉燈中布置1組,各組燈具間隔為5米。
Eav(出口)= Eav(基本)+ Eav(出口加強(qiáng))=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×48000×0.7×3/(13.45×10) +0.6×9000×0.7×3/(13.45×10) =449.7lx+84.3lx=534lx=29 cd/m²≥26.4cd/m²,滿(mǎn)足出口段加強(qiáng)照明照度要求。
隧道內(nèi)基本照明燈具間隔10米通長(zhǎng)布置,其中入口段基本照明燈具使用每10米間隔的一組400W燈具,其余區(qū)段的基本照明燈具全部為100W。
人行、非機(jī)動(dòng)車(chē)混行道燈具采用36W T8節(jié)能型防水防塵熒光燈每間隔10米布置一組燈具,每組燈具2盞。
Eav(人行)=η•Φ•M•N/(W•S) =0.6×3000×0.7×2/(5.45×10) =46.2lx=2.6 cd/m²≥2.5 cd/m²,滿(mǎn)足人行、非機(jī)動(dòng)車(chē)道照明照度要求。
高壓鈉燈隧道燈及防水防塵熒光燈的防護(hù)等級(jí)均要求達(dá)到IP65;照明配電系統(tǒng)采用TN-S接地系統(tǒng),燈具外殼均要求與PE線可靠連接。
6應(yīng)急照明及疏散指示
根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)12.5.3:隧道應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急照明燈具和疏散指示標(biāo)志,其高度不宜大于1.5m。
根據(jù)計(jì)算,在隧道機(jī)動(dòng)車(chē)道兩側(cè)和人行、非機(jī)動(dòng)車(chē)道靠近人行道一側(cè)的墻壁上每隔10米間隔設(shè)置一盞23W應(yīng)急照明壁燈和一盞8W疏散指示燈。應(yīng)急照明壁燈和疏散指示燈均采用自帶蓄電池型,要應(yīng)急工作時(shí)間不小于90分鐘。應(yīng)急照明壁燈能在斷電后自動(dòng)點(diǎn)亮;疏散指示保持常亮。應(yīng)急照明燈具和疏散指示燈具的設(shè)置高度均為距離隧道地面1.5米。
7照明控制
隧道照明主要分為基本照明和加強(qiáng)照明兩部分,其中基本照明為24小時(shí)工作,為隧道夜間及白天提供最基本的照明;而加強(qiáng)照明僅在白天工作,為防止機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員進(jìn)出隧道時(shí)視覺(jué)出現(xiàn)“黑洞”和“白洞”現(xiàn)象而發(fā)生危險(xiǎn)。
基于以上用途,隧道基本照明不設(shè)控制回路,保持常亮,僅在檢修及故障時(shí)斷開(kāi)電源。
8結(jié)語(yǔ)
盡管此類(lèi)城市交通隧道長(zhǎng)度較短,但由于隧道照明涉及行車(chē)安全及人身安全,其設(shè)計(jì)一樣不能馬虎。由于較短的隧道長(zhǎng)度,在根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)各段照明時(shí)就需要靈活處理,需要根據(jù)具體工程情況具體分析,按規(guī)范合理確定和布置各段照明的照度及長(zhǎng)度等。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:水電站庫(kù)區(qū) 公路隧道 合同能源管理
中圖分類(lèi)號(hào):TQ153.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2015)06(c)-0152-02
1 合同能源管理的概念及特點(diǎn)
1.1 合同能源管理的概念
合同能源管理就是由專(zhuān)業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司和用能單位簽訂合同進(jìn)行節(jié)能服務(wù)的約定,以此來(lái)幫助用能單位進(jìn)行節(jié)能改造。合同的制定基于用能診斷、工程設(shè)計(jì)、資金籌措、設(shè)備采購(gòu)、施工安裝、調(diào)試和驗(yàn)收、員工培訓(xùn)和維護(hù)保養(yǎng)等方面。節(jié)能服務(wù)應(yīng)該按照合同的約定進(jìn)行設(shè)計(jì),采用合同能源管理模式為用能單位進(jìn)行節(jié)能改造設(shè)計(jì)。節(jié)能服務(wù)公司在項(xiàng)目實(shí)施之前用合同的形式將目標(biāo)和服務(wù)的內(nèi)容進(jìn)行約定,項(xiàng)目實(shí)施后用取得的節(jié)能效益回收投資,以取得合理的利潤(rùn)。
合同能源管理是一種通過(guò)非行政手段的方式來(lái)解決高能耗問(wèn)題的機(jī)制。雖然政府確定了一些節(jié)能減排的項(xiàng)目,但是很難推動(dòng)用能單位自主進(jìn)行節(jié)能改造。利用合同能源管理方式,用能單位可以零投入進(jìn)行節(jié)能改造,還可以減少投入的風(fēng)險(xiǎn),在實(shí)現(xiàn)盈利的同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí)節(jié)能服務(wù)公司也能夠通過(guò)對(duì)能源的有效節(jié)約而獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此,合同能源管理模式是一種雙贏的機(jī)制。
1.2 合同能源管理模式的特點(diǎn)
(1)在進(jìn)行合同能源管理中,節(jié)能項(xiàng)目審計(jì)、方案設(shè)計(jì)、融資和設(shè)備采購(gòu)、施工測(cè)量以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)和認(rèn)證等都由節(jié)能服務(wù)公司統(tǒng)一負(fù)責(zé),用能單位只需參與配合。
(2)采用合同能源管理模式,節(jié)能服務(wù)公司需對(duì)用能單位培訓(xùn),以確保在合同期結(jié)束后,公路隧道用能單位也能夠自己管理節(jié)能設(shè)備,確保節(jié)能效果。如果節(jié)能服務(wù)公司達(dá)不到合同中規(guī)定的要求,則在項(xiàng)目過(guò)程中造成的損失由節(jié)能公司承擔(dān)。節(jié)能服務(wù)公司在和用能單位簽訂節(jié)能服務(wù)合同時(shí),在合同中約定好節(jié)能改造效果,將節(jié)能改造前后對(duì)比,其所消耗的能源的總量有預(yù)期的下降。
(3)用能單位不用提供節(jié)能改造資金,節(jié)能改造的前期資金投入由節(jié)能服務(wù)公司來(lái)負(fù)責(zé),有效降低了節(jié)能改造投入及風(fēng)險(xiǎn)。資金的來(lái)源一般有以下三個(gè)方面:通過(guò)租賃節(jié)能改造過(guò)程中需投入的設(shè)備;節(jié)能服務(wù)公司對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行融資;節(jié)能服務(wù)公司自己對(duì)該項(xiàng)目投入。
2 合同能源管理的模式及特點(diǎn)
2.1 節(jié)能效益分享型
節(jié)能效益分享型的模式就是節(jié)能服務(wù)公司通過(guò)提供資金的方式對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能改造,用能單位和節(jié)能服務(wù)公司共同享受節(jié)能的效益。
節(jié)能效益分享型的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。
用能單位以及節(jié)能服務(wù)公司的節(jié)能收益通過(guò)合同約定進(jìn)行分配。合同期限以及分配方案經(jīng)雙方協(xié)商一致后確定,節(jié)能收益的分享比例分為固定式和不固定式兩種。為了能夠盡快的收回成本,節(jié)能服務(wù)公司一般都會(huì)在節(jié)能改造完成的最早的幾年內(nèi),收取收益的比例較高,然后隨著成本的不斷收回逐漸的下調(diào)收回比例。如項(xiàng)目的節(jié)能改造完成投入運(yùn)營(yíng)后,收益分享的期限為十年,則前五年內(nèi),公路隧道用能單位和節(jié)能服務(wù)公司的收益比例分別為30%和70%,第六年到第八年內(nèi),分享比例分別為50%,最后兩年內(nèi)用能單位和節(jié)能公司的分享比例為70%和30%。合同期滿(mǎn)之后,所有的節(jié)能設(shè)施和設(shè)備都將無(wú)條件的交付給公路隧道用能單位。
這種模式受能源價(jià)格影響比較大。只有能源價(jià)格保持不變或者價(jià)格上漲,才能保證項(xiàng)目的收益,才能確??傮w的節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
2.2 節(jié)能量保證型
在進(jìn)行合同能源管理的過(guò)程中應(yīng)向用能單位承諾節(jié)能指標(biāo),以此保證項(xiàng)目在后期運(yùn)營(yíng)中的收益,如果節(jié)能公司無(wú)法達(dá)到節(jié)能效益就進(jìn)行一定的賠償。同時(shí)用能單位也應(yīng)在公路隧道驗(yàn)收合格后將所有的工程款立刻支付給節(jié)能公司。如果后期的節(jié)能效益沒(méi)有達(dá)到節(jié)能公司在合同中的約定,節(jié)能公司應(yīng)退回公路隧道用能單位的收益差額。
這個(gè)模式的特點(diǎn)是由用能單位負(fù)責(zé)全部的融資工作,節(jié)能公司只是做技術(shù)上的改造。該模式能否開(kāi)展,除節(jié)能技術(shù)本身外,還受用能單位的資金、開(kāi)展節(jié)能改造的積極性等因素的影響。其次,由于這種模式缺少節(jié)能監(jiān)督機(jī)構(gòu)以及保險(xiǎn)機(jī)構(gòu),難以有效測(cè)定節(jié)能效果以及減少或轉(zhuǎn)移合同能源管理項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的能力。
2.3 能源費(fèi)用托管型
這個(gè)模式是指用能單位的能源費(fèi)用都交給節(jié)能服務(wù)公司來(lái)進(jìn)行管理,如果滿(mǎn)足相應(yīng)的規(guī)范以及使用功能,節(jié)能服務(wù)公司的改造和節(jié)約效益就都?xì)w節(jié)能公司所有。
如該水電站庫(kù)區(qū)公路隧道每年用電賬單為1 000萬(wàn)元,該水電站庫(kù)區(qū)公路隧道以5年4 000萬(wàn)元費(fèi)用支付給節(jié)能公司,由節(jié)能公司代為繳納電費(fèi)。節(jié)能公司通過(guò)節(jié)能改造和管理,花去成本600萬(wàn)元,節(jié)電率達(dá)到40%,因此只用花用3 000萬(wàn)元即夠繳電費(fèi),利潤(rùn)為400萬(wàn)元,利潤(rùn)率為10%。而用能單位在五年中可節(jié)約1 000萬(wàn)元。
這種模式能夠有效的避免用能單位在節(jié)能效率上的分歧,但是此模式對(duì)節(jié)能公司的要求較高。節(jié)能公司要對(duì)用能單位提供節(jié)能改造的設(shè)計(jì)、設(shè)備以及材料的采購(gòu)、融資和能效審計(jì)甚至是后期的測(cè)評(píng)以及運(yùn)行的管理方案等一系列的服務(wù),由于節(jié)能公司承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)變大,所以對(duì)該公司的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)要求也較高。
3 合同能源管理項(xiàng)目的技術(shù)方案
3.1 照明能效管理方案
(1)隧道照明設(shè)計(jì)說(shuō)明。
隧道能效管理系統(tǒng)照明方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照照明設(shè)計(jì)規(guī)范。該實(shí)施合同能源管理模式的水電站淹沒(méi)復(fù)建公路隧道屬于三級(jí)公路,共9個(gè)隧道,隧道總長(zhǎng)度約16 km,隧道設(shè)計(jì)車(chē)速30 km/h,隧道建筑限界為9m×5.3m,雙向雙車(chē)道,混凝土路面,隧道車(chē)流量較小。白天洞外環(huán)境亮度取3000 cd/m2。原設(shè)計(jì)采用高壓鈉燈照明,能效管理系統(tǒng)照明設(shè)計(jì)選用高品質(zhì)的飛利浦專(zhuān)用隧道照明燈具,燈具的光通保持性好,光衰小,使用壽命周期內(nèi)可維持光衰量在20%以?xún)?nèi)。在整個(gè)燈具使用周期內(nèi),亮度值都高于標(biāo)準(zhǔn)值。
(2)照明節(jié)能措施和節(jié)能原理。
該系統(tǒng)主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能。
①設(shè)備節(jié)能。
采用品質(zhì)較優(yōu)的LED照明燈替換傳統(tǒng)的高壓鈉燈,可有效節(jié)能。
②工藝節(jié)能。
采用亮度傳感器及時(shí)序控制,實(shí)現(xiàn)隧道的自動(dòng)化控制,減少不必要的照明能耗,節(jié)約電能。
③管理節(jié)能。
建立照明能效管理系統(tǒng),均衡照明燈具的使用壽命,優(yōu)化控制方案。
(3)系統(tǒng)功能。
①系統(tǒng)組成:隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元和通訊網(wǎng)絡(luò)、LED照明燈具、檢測(cè)傳感器、照明能效管理系統(tǒng)等組成?,F(xiàn)地控制單元以PLC為核心,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)地照明設(shè)備的信號(hào)采集和處理,通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將照明設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)共享和時(shí)序同步,達(dá)到節(jié)能的目的。
②控制對(duì)象:控制對(duì)象為隧道內(nèi)除應(yīng)急照明外所有的LED照明燈具。
③控制信號(hào):控制信號(hào)主要有:亮度傳感器、電參數(shù)傳感器等。
④系統(tǒng)功能:隧道照明分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩類(lèi)。
自動(dòng)控制:正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)照明燈組的開(kāi)啟和關(guān)閉。
手動(dòng)控制:當(dāng)自動(dòng)控制失效或者需要手動(dòng)操作時(shí),可以在各個(gè)照明段的現(xiàn)地控制柜上通過(guò)“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”按鈕實(shí)現(xiàn)各燈組的手動(dòng)開(kāi)關(guān)。
3.2 通風(fēng)能效管理方案
(1)隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)說(shuō)明。
隧道能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)方案設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵照通風(fēng)規(guī)范,每座隧道均采用22kw的射流風(fēng)機(jī)。
(2)通風(fēng)節(jié)能措施和節(jié)能原理
該方案主要從設(shè)備、工藝技術(shù)和管理三個(gè)方面進(jìn)行節(jié)能。
①設(shè)備節(jié)能原理。
采用變頻器替代接觸器控制,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無(wú)極調(diào)速和高效運(yùn)行,節(jié)約電能。
電機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要考慮建設(shè)前、后長(zhǎng)期工藝要求的差異和過(guò)載、重載啟動(dòng)、系統(tǒng)安全等因素,因此都留有一定的余量。這些電動(dòng)機(jī)大多在滿(mǎn)負(fù)荷下運(yùn)行,電能利用率低、耗電量過(guò)大,浪費(fèi)嚴(yán)重。變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施。很多用戶(hù)實(shí)踐的結(jié)果證明,節(jié)電率一般在10%~30%,有的高達(dá)40%,變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù),已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中。
采用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速,可使電動(dòng)機(jī)回到高效運(yùn)行狀態(tài),變頻器通過(guò)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速減少輸出功耗,實(shí)現(xiàn)按需供能。設(shè)備的轉(zhuǎn)速降低后,可減少磨損,延長(zhǎng)使用壽命,節(jié)約電能,獲得可觀的間接經(jīng)濟(jì)效益。使用變頻器進(jìn)行交流變頻調(diào)速,并與PLC、CO/VI傳感器等進(jìn)行配合,可以實(shí)現(xiàn)高精度控制,提高通風(fēng)效率,有效節(jié)能,使隧道空氣質(zhì)量明顯改善。
②工藝節(jié)能原理。
采用CO/VI、風(fēng)速儀等傳感器,實(shí)現(xiàn)隧道通風(fēng)的自動(dòng)化控制,節(jié)約電能。
該系統(tǒng)采用PLC控制,根據(jù)傳感器對(duì)隧道內(nèi)CO/VI濃度實(shí)際檢測(cè)情況進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),確保通風(fēng)條件、空氣質(zhì)量良好的狀態(tài)下,最大化的提高節(jié)能效果。
③能效管理節(jié)能原理。
建立隧道能效管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能控制、無(wú)人或少人值守,節(jié)約管理成本。
采用最新的設(shè)計(jì)理念對(duì)通風(fēng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè),如對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視,運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視、運(yùn)行次數(shù)監(jiān)視。在這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,自動(dòng)調(diào)整各各組風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和次數(shù),需要啟動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí),優(yōu)先啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間短的風(fēng)機(jī),延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。
(3)系統(tǒng)功能。
①系統(tǒng)組成:公路隧道能效管理系統(tǒng)由現(xiàn)地控制單元、通訊網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)機(jī)、檢測(cè)傳感器、通風(fēng)能效管理系統(tǒng)等組成?,F(xiàn)地控制單元以PLC為核心,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)地風(fēng)機(jī)設(shè)備的信號(hào)采集和處理,通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將通風(fēng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳輸至相鄰的現(xiàn)地控制單元,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)共享和時(shí)序同步,達(dá)到節(jié)約電能的目的。
②控制對(duì)象:控制對(duì)象為隧道內(nèi)的所有的風(fēng)機(jī)。
③控制信號(hào):控制信號(hào)主要有:CO傳感器、VI傳感器、風(fēng)速傳感器、電參數(shù)傳感器等。
④系統(tǒng)功能:隧道通風(fēng)分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩類(lèi)。
自動(dòng)控制:正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)控制流程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟和關(guān)閉。
手動(dòng)控制:當(dāng)自動(dòng)控制失效或者需要手動(dòng)操作時(shí),可以在各個(gè)現(xiàn)地控制柜上通過(guò)“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”按鈕實(shí)現(xiàn)各風(fēng)機(jī)的手動(dòng)啟停。
4 水電站庫(kù)區(qū)公路隧道合同能源管理項(xiàng)目的體會(huì)
(1)從技術(shù)方案的角度,考慮到目前新了《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》和《公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)細(xì)則》,后續(xù)能效管理系統(tǒng)的通風(fēng)、照明節(jié)能改造要滿(mǎn)足新的規(guī)范要求。在照明調(diào)光控制上,還可以采用無(wú)級(jí)調(diào)光的方式控制LED照明燈具,比該項(xiàng)目更節(jié)能,更加滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)安全的需要,在以后的照明改造中可以選用無(wú)級(jí)調(diào)光控制LED照明燈具。該項(xiàng)目節(jié)能效益良好:節(jié)能改造初步估算投入600萬(wàn)元,年節(jié)約電費(fèi)193.46萬(wàn)度,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤696.44噸,年減排CO21 855.23噸,年節(jié)省電費(fèi)125.75萬(wàn)元。
(2)傳統(tǒng)照明均采用高壓鈉燈,其初期投入相對(duì)較低,但耗電量高、燈泡易壞,維修工作量大。LED燈具供電安全等級(jí)高,其為冷光源,無(wú)熱輻射,無(wú)危害人體健康的紫外線輻射,無(wú)有害金屬汞,可減少環(huán)境污染,降低溫室效應(yīng)和能源消耗,符合國(guó)家節(jié)能減排的要求,維修工作量小。在進(jìn)行合同能源管理中,節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)節(jié)能改造的投入、能源審計(jì)、方案設(shè)計(jì)、融資和設(shè)備采購(gòu)以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)和認(rèn)證等工作,公路隧道用能單位只需參與配合。節(jié)能服務(wù)公司需滿(mǎn)足安全運(yùn)營(yíng)相關(guān)規(guī)范要求,承擔(dān)合同期內(nèi)安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn),這就促使節(jié)能服務(wù)公司選用品質(zhì)較好的LED燈具和先進(jìn)的控制方式,以達(dá)到運(yùn)營(yíng)安全、節(jié)能的目的。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)的不斷發(fā)展,公路隧道的建設(shè)越來(lái)越多,交通量越來(lái)越大,隧道運(yùn)營(yíng)能耗的問(wèn)題越來(lái)越突出,合同能源管理能夠有效地應(yīng)對(duì)公路隧道的節(jié)能減排問(wèn)題。因此,應(yīng)該注意在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中實(shí)施能源節(jié)約措施,推廣合同能源管理機(jī)制的應(yīng)用,在保證經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),努力做到節(jié)能環(huán)保。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:隧道路段;燈光照明;照明控制;
中圖分類(lèi)號(hào):U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1 引言
白天,當(dāng)汽車(chē)接近隧道時(shí),由于環(huán)境亮度突然由高變低,從隧道外部看照明很不充分的隧道入口時(shí),是一個(gè)黑洞(長(zhǎng)隧道)或一個(gè)黑框(短隧道),導(dǎo)致駕駛員減緩行車(chē)速度,這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“黑洞效應(yīng)”,也稱(chēng)為暗適應(yīng);出洞時(shí)剛好相反,白天在隧道出口因外部亮度很高,駛出隧道時(shí)亮度迅速由弱變強(qiáng),視覺(jué)上會(huì)出現(xiàn)眩光而倍感不適,也會(huì)影響駕駛員的行駛,被稱(chēng)為“白洞效應(yīng)”,也稱(chēng)為明適應(yīng)。由于人眼視網(wǎng)膜錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞的感光能力存在著差異,使得暗適應(yīng)與明適應(yīng)的時(shí)間差異較大,駕駛員駕駛車(chē)輛從一個(gè)亮度很大的視場(chǎng)突然進(jìn)入一個(gè)暗視場(chǎng)中,視覺(jué)的暗適應(yīng)時(shí)間一般需要5~10分鐘,完全適應(yīng)則需要30分鐘,特別是在剛開(kāi)始的數(shù)十秒內(nèi),駕駛員幾乎不能視認(rèn)視場(chǎng)中的有關(guān)障礙物,這對(duì)隧道入口區(qū)的行車(chē)安全影響很大。出隧道時(shí),是從一個(gè)暗環(huán)境進(jìn)入一個(gè)高亮度的視場(chǎng),這種光適應(yīng)時(shí)間較短,一般只需要數(shù)秒,最長(zhǎng)不過(guò)一分鐘,給駕駛造成的視覺(jué)障礙相對(duì)較輕。因此,影響最大的為進(jìn)入隧道的視覺(jué)暗適應(yīng)。以上幾種現(xiàn)象無(wú)疑會(huì)增加駕駛員的心理負(fù)擔(dān),產(chǎn)生緊張、恐懼心理,影響行車(chē)安全。因此急須針對(duì)隧道路段駕駛員行駛時(shí)視覺(jué)變化進(jìn)行研究,并分析隧道路段的照明變化情況,設(shè)置有效的照明控制設(shè)施。
2.隧道路段燈光照明的改善與隧道照明控制
1)隧道路段燈光照明的改善
當(dāng)駕駛員白天駛?cè)肱c駛出隧道時(shí),眼睛需經(jīng)受“明適應(yīng)”與“暗適應(yīng)”,影響駕駛員的駕駛行為,這也是隧道進(jìn)出口經(jīng)常發(fā)生交通事故的主要原因。為此,采用隧道入口—隧道中—隧道出口照明亮度漸變的方法更能讓駕駛員在隧道路段行車(chē)舒適。即在接近隧道段、隧道進(jìn)洞口段、過(guò)渡段、隧道內(nèi)部正常段、隧道出洞口段通過(guò)設(shè)置不同的亮度,給駕駛員逐漸適應(yīng)的過(guò)程,減少適應(yīng)滯后的不利影響。
(1)接近隧道路段
這一路段不在隧道內(nèi),是隧道洞口向外的延伸路段,從這部分區(qū)域開(kāi)始,駕駛員必須能夠清楚的看到隧道的位置和隧道前的障礙物,從而在不減速的情況下順利駛?cè)胨淼?。其設(shè)計(jì)長(zhǎng)度由車(chē)速而定,是為了給駕駛員從正常路段駛?cè)胨淼肋m應(yīng)的長(zhǎng)度和時(shí)間,一般取100米。駕駛員在接近隧道的這個(gè)區(qū)域的適應(yīng)能力決定著隧道洞口所需的燈光強(qiáng)度,所以這里提出駕駛員視覺(jué)適應(yīng)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)20的計(jì)算方法,其長(zhǎng)度等于從汽車(chē)前懸至洞口的距離,通常也叫做停車(chē)距離,如圖4-3所示。這種方法是通過(guò)綜合考慮外界環(huán)境亮度和天空亮度及道路條件所建立的20°視覺(jué)椎體所確定的長(zhǎng)度。這段亮度也是由外界環(huán)境的亮度決定的,白天通??稍?000cd/m2~6000cd/m2。其亮度將會(huì)影響隧道進(jìn)洞口段、過(guò)渡段和中間段的亮度。為降低隧道內(nèi)部各段的亮度以節(jié)省能源可在接近段采用遮光。遮光的方法可采用百葉天棚的方法降低洞口的亮度,或在洞外兩側(cè)植樹(shù)也是比較經(jīng)濟(jì)的措施,越靠近洞口處植樹(shù)越密,樹(shù)冠也要大些,最好使之遮住自然光。
圖1 隧道入口20°視覺(jué)椎體
(2)隧道進(jìn)洞口段
這個(gè)區(qū)域也稱(chēng)為加強(qiáng)段,其長(zhǎng)度和停車(chē)距離相等。這個(gè)區(qū)域的第一部分,所需的亮度必須保持連續(xù),并與外部交通條件相關(guān)聯(lián),必須能夠順勢(shì)過(guò)渡到外部亮度。在這個(gè)區(qū)域末端,所提供的照明亮度應(yīng)能逐漸減少到開(kāi)始的40%。這個(gè)區(qū)域駕駛員視覺(jué)所需亮度適應(yīng)長(zhǎng)度用Lth表示,如圖2所示。隧道進(jìn)洞口段亮度可按式1-1計(jì)算:
Dth=k×D20 (1-1)
式中Dth——入口段亮度(cd/m2);
k——隧道進(jìn)洞口段亮度折減系數(shù);
D20——接近隧道路段亮度(cd/m2)。
這一段是進(jìn)入隧道洞口后的第一段,其長(zhǎng)度至少等于駕駛員的安全剎車(chē)距離,對(duì)車(chē)速為80km/h的車(chē)輛其值取140米。開(kāi)始亮度相對(duì)較高,以后逐漸線性下降,其末端亮度約為最初亮度的40%。加強(qiáng)段的照明可以是隧道內(nèi)的燈光,也可以在隧道口通過(guò)建造遮陽(yáng)棚來(lái)達(dá)到目的。遮陽(yáng)棚的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì),可以控制自然光到達(dá)路面的多少?gòu)亩玫胶线m的亮度,但需注意不要在路面上產(chǎn)生干擾性陰影或光閃爍。
圖2隧道洞口內(nèi)外亮度變化
(3)過(guò)渡區(qū)
在過(guò)渡區(qū),亮度能逐漸降低到隧道內(nèi)部所要求的亮度。這個(gè)區(qū)域駕駛員視覺(jué)所需亮度適應(yīng)長(zhǎng)度用Ltr表示,如圖3所示。其亮度應(yīng)按梯度不超過(guò)1:3的比例下降,基本末端亮度為隧道內(nèi)部正常路段的三倍。國(guó)內(nèi)一些照明設(shè)計(jì)項(xiàng)目還將過(guò)渡區(qū)按設(shè)計(jì)車(chē)速分成三段,且這三段的亮度按照隧道進(jìn)洞口段亮度的0.3,0.1和0.035倍下降,有的設(shè)計(jì)項(xiàng)目對(duì)200米以上的隧道過(guò)渡段長(zhǎng)度采用40米,其亮度為2.5 cd/m2。
(4)隧道內(nèi)部正常路段
這個(gè)路段位于過(guò)渡區(qū)和隧道出洞口之間,經(jīng)常是隧道路段最長(zhǎng)的區(qū)域,所需照明亮度與車(chē)速和交通密度有關(guān)。內(nèi)部段的照明無(wú)需任何變化,只要提供均一的稍高于普通開(kāi)放式道路照明水平的亮度即可.除了高亮度使駕駛員感到更安全外,還要考慮路面的反射條件,需要相對(duì)較高的亮度主要是因?yàn)樵谒淼纼?nèi)由于污染的影響降低了能見(jiàn)度,這個(gè)區(qū)域駕駛員視覺(jué)所需亮度適應(yīng)長(zhǎng)度用Lin表示,如圖4-5所示。在這一段,駕駛員已適應(yīng)隧道明暗變化的過(guò)程開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定行車(chē)階段。一般車(chē)速80km/h時(shí)的亮度為4.5 cd/m2,當(dāng)車(chē)流量大時(shí)可適當(dāng)提高,當(dāng)隧道內(nèi)部的距離較長(zhǎng)時(shí)可適當(dāng)降低一些亮度以節(jié)省能源消耗。
(5)隧道出洞口
在這個(gè)區(qū)域,駕駛員的視覺(jué)主要受白天隧道外部光照強(qiáng)度影響。駕駛員視覺(jué)所需亮度適應(yīng)長(zhǎng)度用Lex表示,如圖3所示,其長(zhǎng)度約50~60米左右,亮度可提高到隧道內(nèi)部的5倍或?yàn)橥饨缌炼鹊?/10,由于人眼從暗向明視覺(jué)的調(diào)節(jié)速度極快,隧道出口并不需為視覺(jué)適應(yīng)增設(shè)照明,但是,為使駕駛員在明亮出口的視覺(jué)背景下可清晰看見(jiàn)前面大車(chē)陰影中的小車(chē),以及離開(kāi)出口時(shí)有良好的后向視覺(jué),或?yàn)閼?yīng)急時(shí)和維護(hù)時(shí)可雙向運(yùn)行,可以使出口的照明和入口照明保持對(duì)稱(chēng)布置。
圖3隧道內(nèi)部亮度變化
由此可見(jiàn),隧道路段各個(gè)區(qū)域所需的燈光強(qiáng)度不僅需要隨著駕駛員視覺(jué)的逐漸適應(yīng)能力而改變,而且受車(chē)速和交通密度的影響。隧道路段的燈光照明必須給駕駛員舒適安全的感覺(jué),并能夠使駕駛員的視認(rèn)性最大化。
2)隧道照明控制
設(shè)置隧道照明的目的是要讓交通流正常、安全的通過(guò)隧道,使駕駛員能很快的適應(yīng)隧道內(nèi)的亮度并以和正常路段相同的速度駛出隧道,并要求以最經(jīng)濟(jì)與節(jié)省能耗的方法布置。然而,國(guó)內(nèi)很多公路隧道在設(shè)計(jì)時(shí)是按照規(guī)范設(shè)計(jì),隧道進(jìn)口處布置很多照明設(shè)備,而運(yùn)營(yíng)時(shí)燈具很少全部開(kāi)啟,在需要光照強(qiáng)度高的的地方?jīng)]有充足的照度(例如隧道洞口處),而一些不需要很強(qiáng)照度的地方光線照度往往過(guò)于強(qiáng)烈(例如長(zhǎng)隧道內(nèi)部)。因此,應(yīng)通過(guò)運(yùn)用由應(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系統(tǒng)控制隧道路段的照明。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些高速公路隧道路段采用這種智能化隧道照明設(shè)備,很好的解決了安全與節(jié)能的矛盾。
3.結(jié)論
通過(guò)結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)研究成果,分析了長(zhǎng)大隧道路段駕駛員生理變化行為,提出了長(zhǎng)大隧道路段照明技術(shù)的改善方法和隧道照明控制技術(shù),以解決駕駛員在長(zhǎng)大隧道路段需要頻繁適應(yīng)光線變化而存在的交通安全隱患問(wèn)題。
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關(guān)鍵詞:公路隧道;節(jié)能減排;低碳經(jīng)濟(jì)
Abstract: objective: highway tunnel as large energy consumption, the energy conservation and emission reduction in traffic transportation departments get great attention. Research indicates that our country road tunnel for energy conservation and emissions reduction obtains certain result at the same time, there are still many deep problem. On the analysis of the influence factors of energy saving and emission reduction highway tunnel, on the basis of system engineering perspective from highway tunnel in energy conservation and emission reduction, countermeasures for our country road tunnel for energy conservation and emissions reduction further development to provide the reference.
Keywords: highway tunnel; Energy conservation and emission reduction; Low carbon economy
中圖分類(lèi)號(hào):X734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)
交通運(yùn)輸行業(yè)是國(guó)務(wù)院確定的節(jié)能減排重點(diǎn)行業(yè)之一,國(guó)務(wù)院明確要求加快建設(shè)以低碳排放為特征的交通運(yùn)輸體系。高速公路隧道是高速公路運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中的重要紺成部分,其電費(fèi)支出在高速公路運(yùn)營(yíng)成本中占有相當(dāng)大的比重。所以了解高速公路隧道電費(fèi)的構(gòu)成,掌握高速公路隧道用電設(shè)備的基本技術(shù) 能,精心安排供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式,合理調(diào)整負(fù)荷分配,提高功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置的靈敏度,改善功率因數(shù)狀況,可以有效地提高供用電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平,最終有效地降低電費(fèi)支出。某高速公路監(jiān)控廈門(mén)分中心在對(duì)高速公路某隧道供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)改造,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。
1 公路隧道節(jié)能減排的基本定義
公路隧道節(jié)能減排有廣義和狹義之分。廣義而言,是指節(jié)約物質(zhì)資源(土地、水源、鋼筋、水泥、石料、瀝青等)和能量資源(電能、油料等),減少?gòu)U棄物(建筑垃圾)和環(huán)境有害物(廢氣、廢水、噪聲等)排放,其貫穿于公路隧道規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全過(guò)程;狹義而言,是指節(jié)約能源和減少環(huán)境有害物排放,主要是指運(yùn)營(yíng)階段在確保公路隧道行車(chē)安全的基礎(chǔ)上,最大限度地減少電能消耗、廢氣排放,實(shí)現(xiàn)公路隧道綜合效益最好。
2 公路隧道節(jié)能減排存在的問(wèn)題
公路隧道節(jié)能減排得到我國(guó)交通運(yùn)輸主管部門(mén)的高度重視。如交通運(yùn)輸部組織開(kāi)展的第二批節(jié)能減排示范項(xiàng)目中有“隧道LED節(jié)能燈照明在江西景鷹高速公路傍下隧道的應(yīng)用”;重慶、廣東、安徽、河北、陜西、湖北、貴州、福建、吉林、浙江、云南等地開(kāi)展了公路隧
道運(yùn)營(yíng)節(jié)能課題研究及示范工程建設(shè)。調(diào)查研究表明,我國(guó)公路隧道節(jié)能減排工作取得一定成效的同時(shí),還存在不少深層問(wèn)題和制約因素。
2.1 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的平衡
節(jié)能減排是一項(xiàng)持久長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)責(zé)任和戰(zhàn)略任務(wù)。但在一定程度上,對(duì)于公路隧道運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)而言,可能是一種不經(jīng)濟(jì)的行為。公路隧道節(jié)能方案的實(shí)施或許使得企業(yè)投入成本比產(chǎn)出效益高,如目前推廣應(yīng)用的隧道LED燈就存在“節(jié)能不節(jié)錢(qián)”的突出問(wèn)題。因此,從總體上看,部分節(jié)能減排項(xiàng)目雖具有社會(huì)效益高于經(jīng)濟(jì)效益的特點(diǎn),但如果單純由企業(yè)出資實(shí)
施,則會(huì)加重其經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),這也成為當(dāng)前部分公路隧道節(jié)能減排項(xiàng)目無(wú)法實(shí)施和推動(dòng)的主要制約因素。
2.2 節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品推廣應(yīng)用
目前市場(chǎng)上充斥太多打著節(jié)能旗號(hào)的偽劣產(chǎn)品,節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品的鑒定及推廣也缺乏權(quán)威機(jī)構(gòu)的強(qiáng)力支持。此外,部分公路隧道運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)認(rèn)為,節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用需要較大投入,而企業(yè)無(wú)法確定能否盡快收回投資成本。
2.3 規(guī)范節(jié)能統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系
節(jié)能減排工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容是建立科學(xué)、規(guī)范的能耗統(tǒng)計(jì)指標(biāo),并根據(jù)指標(biāo)對(duì)節(jié)能減排工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。目前,國(guó)內(nèi)尚未建立適用于公路隧道的能耗指標(biāo)體系,這就使得企業(yè)對(duì)節(jié)能指標(biāo)應(yīng)該統(tǒng)計(jì)什么、指標(biāo)的具體內(nèi)涵等問(wèn)題無(wú)法把握,造成企業(yè)對(duì)公路隧道運(yùn)營(yíng)能耗情況和節(jié)能效果不能準(zhǔn)確掌握,從而制約節(jié)能減排工作的深人開(kāi)展。此外,公路隧道節(jié)能減排還應(yīng)考慮地區(qū)差異,如北方公路隧道消防系統(tǒng)須設(shè)置電伴熱保溫設(shè)施以確保冬季供水安全可靠,而南方地區(qū)則不存在此問(wèn)題。
2.4 節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)資金投入
節(jié)能設(shè)備應(yīng)用和技術(shù)推廣及節(jié)能宣傳、教育、獎(jiǎng)勵(lì)需要投入大量資金,但隨著勞動(dòng)力、原材料成本的上升,企業(yè)利潤(rùn)將會(huì)大大減少,這就使得企業(yè)能夠投入的資金十分有限,往往不能達(dá)到全面節(jié)能的效果。目前,我國(guó)各級(jí)交通運(yùn)輸主管部門(mén)安排的節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)資金還比較欠缺。
2.5 相關(guān)政策和法規(guī)的支持
相關(guān)政策和法規(guī)對(duì)公路隧道節(jié)能減排的支持還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。雖然絕大多數(shù)公路隧道運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)都十分重視節(jié)能減排工作,調(diào)研、宣傳的力度很大,但落實(shí)、貫徹的力度較小。節(jié)能減排工作仍滯留在政府一般號(hào)召和企業(yè)自發(fā)行動(dòng)層面。
3 影響公路隧道節(jié)能減排的因素
影響公路隧道節(jié)能減排的因素很多,主要有以下5個(gè)方面:
3.1 土建結(jié)構(gòu)
包括平縱線形、斷面尺寸、洞門(mén)特征、洞內(nèi)裝飾、路面材料等,其不僅直接決定了土建工程總量,而且在一定程度上影響著機(jī)電設(shè)施配置。上述因素對(duì)公路隧道節(jié)能減排的影響分析,如表1所示。
3.2 機(jī)電設(shè)施
公路隧道根據(jù)其功能地位、安全等級(jí),應(yīng)配備通風(fēng)、照明、消防、供配電、監(jiān)控等機(jī)電設(shè)施,這是公路隧道最主要的運(yùn)營(yíng)能耗單元,其中通風(fēng)、照明設(shè)施能源消耗最多,如表2所示。
3.3 交通特點(diǎn)
包括交通量、行車(chē)速度、交通組成、運(yùn)輸管理等,其對(duì)公路隧道機(jī)電設(shè)施近、遠(yuǎn)期配置有著重要影響,而且與運(yùn)營(yíng)安全密切相關(guān)。上述因素對(duì)公路隧道節(jié)能減排的影響分析,如表3所示。
3.4 經(jīng)濟(jì)能力
我國(guó)不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異較大,因而對(duì)交通運(yùn)輸節(jié)能減排的認(rèn)識(shí)程度也不盡相同、統(tǒng)一。其對(duì)公路隧道節(jié)能減排的影響分析,如表4所示。
3.5 自然條件
自然條件也在一定程度上影響著公路隧道節(jié)能減排,包括El照強(qiáng)度、海拔高度、自然風(fēng)等。其對(duì)公路隧道節(jié)能減排的影響分析,如表5所示。
4 公路隧道節(jié)能減排措施與技術(shù)
公路隧道節(jié)能減排的關(guān)鍵在科技創(chuàng)新。研究分析顯示,技術(shù)進(jìn)步對(duì)節(jié)能貢獻(xiàn)率達(dá)40% ~60% 。本文在分析影響公路隧道節(jié)能減排因素的基礎(chǔ)上,從系統(tǒng)工程角度提出如下節(jié)能減排(狹義)對(duì)策。
4.1 結(jié)構(gòu)節(jié)能
結(jié)構(gòu)節(jié)能主要是提高公路隧道“綠色能源”的應(yīng)用比例,研究太陽(yáng)能、風(fēng)能、光纖照明、壓力發(fā)電等在公路隧道中的應(yīng)用。山東煙臺(tái)市利用太陽(yáng)能照明(如圖2所示),采用節(jié)能燈具修建的國(guó)內(nèi)首座太陽(yáng)能隧道―通世路隧道每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤120多噸;安徽六潛高速公路獅子尖隧道,首次采用太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電互補(bǔ)離網(wǎng)供電系統(tǒng)(如圖3所示),既節(jié)省了電能,又降低了發(fā)電設(shè)備配置和成本。
4.2 技術(shù)節(jié)能
技術(shù)節(jié)能主要包括運(yùn)營(yíng)照明節(jié)能、通風(fēng)節(jié)能、供配電節(jié)能、給排水節(jié)能、強(qiáng)化交通安全等。
(1)公路隧道照明及供配電節(jié)能成套關(guān)鍵技術(shù)已取得重大突破,具體包括:洞外亮度L (S)精確測(cè)試方法及洞口減光措施、基于中問(wèn)視覺(jué)理論的照明設(shè)計(jì)方法、智能照明控制技術(shù)、高效照明方式、節(jié)能光源應(yīng)用、照明及供配電系統(tǒng)分期實(shí)施等,并在示范工程建設(shè)中得到應(yīng)用,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
(2)通風(fēng)節(jié)能減排手段主要有前饋式通風(fēng)控制技術(shù)、雙洞互補(bǔ)式通風(fēng)技術(shù)、污染空氣靜電除塵技術(shù)、污染空氣土壤凈化技術(shù)等。
(3)給排水節(jié)能減排措施主要有消防水泵智能控制技術(shù)、使用高效節(jié)能水泵、選用強(qiáng)度高和摩阻小的熱鍍鋅鋼管等。
(4)加強(qiáng)交通安全管理有助于降低公路隧道交通事故率、提高公路隧道服務(wù)水平、減少公路隧道事故造成的資源浪費(fèi)及財(cái)產(chǎn)損失。
4.3 管理節(jié)能
管理節(jié)能對(duì)指導(dǎo)公路隧道節(jié)能減排具有極其重要的引導(dǎo)作用,其主要包括以下幾個(gè)方面:
(1)建立健全節(jié)能減排統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)和考核體系、完善相關(guān)規(guī)章制度和技術(shù)政策,使公路隧道節(jié)能減排工作有章可循、有據(jù)可依。
(2)加大節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)資金投入,提高公路隧道節(jié)能減排政策扶持力度,對(duì)節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品推廣、現(xiàn)有公路隧道節(jié)能技術(shù)改造、報(bào)廢機(jī)電產(chǎn)品回收利用、節(jié)能減排表彰獎(jiǎng)勵(lì)和監(jiān)督管理體系建設(shè)等方面給予政策和資金支持。
(3)以集約化經(jīng)營(yíng)的基本理論為指導(dǎo),通過(guò)理順內(nèi)部管理體制,強(qiáng)化內(nèi)部管理,優(yōu)化公路隧道管理、養(yǎng)護(hù)資源的合理配置。大力推廣應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù),提高公路隧道運(yùn)營(yíng)管理效率,降低運(yùn)營(yíng)管理成本,延長(zhǎng)公路隧道機(jī)電設(shè)施使用壽命。
(4)鼓勵(lì)引入公路隧道能源合同管理(EMC),以解決公路隧道運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)開(kāi)展節(jié)能減排項(xiàng)目缺乏資金、技術(shù)、人員、管理經(jīng)驗(yàn)等實(shí)際困難,實(shí)現(xiàn)節(jié)能零投資、零風(fēng)險(xiǎn)、持久受益,從而提高企業(yè)節(jié)能減排的積極性,并使企業(yè)有更多精力發(fā)展主營(yíng)業(yè)務(wù)。
5 結(jié)論
關(guān)鍵詞:節(jié)能減排老山隧道;自然光;光纖照明;導(dǎo)光管;高壓鈉燈
1 老山隧道現(xiàn)有照明系統(tǒng)概述
老山隧道位于江蘇省南京市老山,寧連高速公路重要節(jié)點(diǎn),隧道內(nèi)共有高壓鈉燈4098盞,沿隧道兩側(cè)展布。存在著巨大的電能浪費(fèi)。那么采取怎樣的措施才能有效降低隧道內(nèi)能耗呢?
目前老山隧道主要以照明控制回路優(yōu)化、加裝節(jié)電器為主要降低能耗手段。但是以上途徑都未涉及到光源,僅僅是通過(guò)控制軟件及優(yōu)化供電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。本文主要闡述的是以光纖照明替代高壓鈉燈進(jìn)一步降低隧道能耗。
2 光纖照明技術(shù)特點(diǎn)
隧道照明不同于一般場(chǎng)所的功能照明,必須考慮駕駛員在隧道內(nèi)不同區(qū)段的視覺(jué)適應(yīng)性,因此,對(duì)各區(qū)段路面亮度有不同要求 。當(dāng)燈具安裝存在間距時(shí),很難保證路面亮度的均勻性。而入口和出口段,也只有安裝更多的光源來(lái)滿(mǎn)足亮度,卻無(wú)法有效地利用自然光資源。利用光纖照明技術(shù)不僅能將采集到的自然光經(jīng)光纖傳播至洞口內(nèi)還可均勻分配所傳播的光通量。
老山隧道洞口加強(qiáng)段亮度要求高、燈具多、能耗大,且需要隨洞外環(huán)境亮度的變化而不斷變化,這一特點(diǎn)十分有利于直接將日光通過(guò)光纖引入隧道進(jìn)行照明。
光纖照明的特點(diǎn):1)由于光纖的自身特性和光的直線傳播原理,光纖在理論上可以把光線傳播到任何地方,滿(mǎn)足了實(shí)際應(yīng)用的多元性;2) 光纖照明實(shí)現(xiàn)了光電分離,安全性能提高,應(yīng)用領(lǐng)域拓寬了;3)光纖照明系統(tǒng)沒(méi)有光污染;4)可以用在高濕度、高溫度場(chǎng)所,甚至可應(yīng)用具有火險(xiǎn)、爆炸性氣體的場(chǎng)所,是一種安全的光源;5)使用壽命長(zhǎng)、易于維護(hù)、無(wú)漏電危險(xiǎn)。
但是光纖照明較多的受到自然條件的限制,因此現(xiàn)階段我們將其作為照明的一種有益的補(bǔ)充手段,光纖照明與隧道原有燈具照明形成很好的互補(bǔ) 即達(dá)到節(jié)能減排目的又能夠保證隧道行車(chē)安全。
3 光纖照明系統(tǒng)應(yīng)用淺析
光纖照明系統(tǒng)是由光源、反光鏡、濾色片及光纖組成,如圖所示
其原理是當(dāng)光源通過(guò)反光鏡后,形成一束近似平行光。由于濾色片的作用,又將該光束變成彩色光。當(dāng)光束進(jìn)入光纖后,彩色光就隨著光纖的路徑送到預(yù)定的地方。光纖是光纖照明系統(tǒng)中的最為核心的部分。
光纖照明系統(tǒng)主要包括了日光的收集、傳輸、終端裝置以及相應(yīng)的控制技術(shù)。日光的收集采用了類(lèi)似向日葵的凸鏡陣列或者衛(wèi)星天線的裝置。無(wú)論哪種方式,日光的傳輸一般采用石英光纖技術(shù), 塑料光纖技術(shù),石英光纖傳輸太陽(yáng)光的優(yōu)點(diǎn)是損耗低,并且由于玻璃材料的本質(zhì)屬性,它可以充分過(guò)濾掉陽(yáng)光中有害的紫外線部分;強(qiáng)度好,重量輕,易成纜,便于施工安裝;抗高低溫性能,對(duì)潮濕,甚至輻射環(huán)境的適應(yīng)性很好,壽命達(dá)三十年以上;塑料光纖的優(yōu)點(diǎn)是柔韌性較好,造價(jià)低廉,數(shù)值孔徑容易做的較高,缺點(diǎn)則是損耗很高,并且容易老化,壽命很短,這是由塑料材料的自身特性決定的。光纖還可以布置成任意形狀,非常適合老山隧道這類(lèi)特長(zhǎng)隧道特別是洞內(nèi)曲線段的安裝布設(shè)。
綜上所述太陽(yáng)光光纖照明應(yīng)用于隧道照明至少具有以下基本優(yōu)點(diǎn):
1)節(jié)能: 照明能源全部來(lái)自天然的太陽(yáng)光。無(wú)需電力。尤其是在遭遇電力線路中斷時(shí),利用自然光照明的該系統(tǒng)就更加顯示了其天然優(yōu)勢(shì)。 且隧道內(nèi)加強(qiáng)照明隨洞外亮度變化的特性更與日光不斷變化的規(guī)律相適應(yīng),最大程度的體現(xiàn)了節(jié)能效果。
2)環(huán)保: 直接利用太陽(yáng)光,避免光能-電能-光能兩次轉(zhuǎn)化帶來(lái)的大量能量損失;進(jìn)而減少白天對(duì)傳統(tǒng)不可再生能源的依賴(lài);系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng),免維護(hù)。
3)安全:日光光纖照明技術(shù)在隧道照明上的應(yīng)用,不但能節(jié)約大量的電力資源,由于它和外界的光源一致,還使得隧道進(jìn)、出口的光線變化均勻自然,從而使得交通更加安全。
但是也存在成本高、受自然條件限制較大的缺點(diǎn)。所以一般應(yīng)用于長(zhǎng)大隧道入口、出口段較為合適。洞內(nèi)則輔以其他方式,以老山隧道為例,隧道全長(zhǎng)3600米,過(guò)渡段、中間段離洞口比較遠(yuǎn),距離也比較長(zhǎng),日光傳輸衰減較大,并且隧道過(guò)渡段和中間段對(duì)亮度要求遠(yuǎn)不及入洞出洞處,所以可以采取人工光源的形式,用金屬鹵素?zé)糇鳛楣庠?輔以成本低很多的導(dǎo)光管,這種方式較常規(guī)照明不僅節(jié)能、降低維護(hù)費(fèi)用,還能克服光源間距影響,形成連續(xù)光帶使亮度更加均勻,提高行車(chē)安全及舒適性。
4 結(jié)論
能源作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力,在可持續(xù)發(fā)展模式中,不僅僅要考慮其資源量是否充足,更重要的是要考慮能源利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。同樣,公路隧道的照明技術(shù)的發(fā)展也應(yīng)該從如何利用太陽(yáng)能等可再生能源方面考慮真正的節(jié)能照明方式。
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