王曉龍

摘要：現(xiàn)階段，隨著綜合國力的發(fā)展，我國高速公路建設蓬勃發(fā)展，公路隧道建設里程數(shù)不斷增加。隨之而來的隧道照明能源損耗也日益嚴重，這不僅對環(huán)境造成很大的污染，也違背國家大力倡導的節(jié)能減排理念。因此，本文針對當前高速公路隧道照明存在的問題，從供電和控制兩方面入手，并對照明設計參數(shù)進行優(yōu)化。在保障高速公路隧道安全運營和駕駛員駕駛舒適性的前提下，盡可能降低隧道照明電能消耗。

關鍵詞：高速公路;隧道照明系統(tǒng);節(jié)能措施

1 高速公路隧道照明概述

1.1 研究目的和意義

高速公路隧道呈中間封閉、兩端開口的管狀結構。由于其特殊的結構特點，造成了隧道內外亮度差距較大，會導致駕駛人員在進出隧道時產生“黑洞效應”和“白洞效應”。這種效應使得駕駛員在駕駛過程中出現(xiàn)視覺延遲，存在很大的安全隱患。為解決這一問題，當前主要通過提高隧道內照明亮度來保證駕駛員通行質量。這就會導致公路隧道的照明費用和運營費用不斷增加，造成大量的能源浪費和環(huán)境污染。根據(jù)調查，當前高速公路運營的所有費用中，有75%是用于電費支出，而在這些電費支出中，又有90%的費用用于支付高速公路隧道中的照明用電。

1.2 高速公路隧道照明現(xiàn)狀

當前，對高速公路隧道照明節(jié)能技術的研究有很多。在燈具選型方面，已經(jīng)有大部分隧道采用具有節(jié)能環(huán)保、壽命長等優(yōu)點的LED燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的發(fā)光效率低、損耗大的高壓鈉燈。通過對比了LED燈具與傳統(tǒng)高壓鈉燈，論述了LED應用于隧道照明的優(yōu)勢。在燈具安裝方面，目前研究者們通過建立隧道照明燈具布置模型，分析了不同布燈方式和照射角度對隧道照度、均勻度、路面亮度的影響，得出了交錯布置、150°照射角度情況下，隧道內照明效果最佳。在照明控制系統(tǒng)方面，控制方法逐漸由時序分級調光控制方法向實時分級調光控制方法過渡。目前，多數(shù)實時分級調光控制方法并未充分考慮周圍環(huán)境因素的影響，并且分級調光方法實質上就是分級邏輯開關方法，這種控制方法節(jié)能效果并不明顯，同時也造成隧道照明亮度不均勻的現(xiàn)象。為了解決隧道照明“節(jié)能”與“安全”這一重大矛盾，又出現(xiàn)了一種無級調光控制方法。無級調光每級調整的范圍較小且更精確，但目前正處于研究階段。

2 隧道照明的研究及實踐

2.1 結合隧道主體環(huán)境狀況對照明設施進行優(yōu)化

通過對現(xiàn)階段隧道結構的研究了解到，隧道大多是由入口段、過渡段、基本段、出口段這4部分組成的，入口段、過渡段、出口段這3部分的長度基本相同。因此，在照明設計時，其照明參數(shù)的計算可結合現(xiàn)有規(guī)定要求實行準確測算，加強照明功率及亮度設置的合理性。通常情況下，以5000m隧道照明設施安裝功率為參照點，2500m左右的隧道照明功率應為其的50%左右;1000m隧道的照明功率在65%～75%。不過因為環(huán)境條件的不同，所以在照明功率確定前，需先對現(xiàn)場環(huán)境予以勘查，并結合現(xiàn)場環(huán)境特征調節(jié)照明功率。尤其是一些短隧道，應通過觀察其通視狀況，運用簡化或者取消入口段、出口段照明的方式，配合電光的誘導以及路面的電光安全裝置，解決隧道中照明消耗問題。通過簡化或取消短隧道照明，讓照明標準適應近期修訂的隧道照明基本思路。

2.2 將節(jié)能理念引入到主體工程建設中

隧道出入口位置屬于能耗較大的區(qū)域，為實現(xiàn)外界與隧道的連接，降低光線轉變對駕駛員帶來的影響，在出入口位置的照明設計中，會采用相對比較高的照射強度，相應的電能損耗也會增加。為降低能源損耗，在設計過程中，可通過新發(fā)展理念的融入來降低外界與出入口連接位置的光線照射效果，通過洞口植物栽植等方式，降低入口處的亮度，或通過內部鋪設瓷磚的方式來增大隧道出入口的亮度，以實現(xiàn)內外照明的一致性、協(xié)調性，加強照明亮度的均勻性。另外，還可結合工程實際特點，在新發(fā)展理念的指導下，將功能性需求與隧道照明設計結合起來，充分利用現(xiàn)有的地形優(yōu)勢來做好出入口位置的減光或增光效果，降低照明能耗。如果采用的是鋪貼瓷磚或涂抹發(fā)光劑的方式，需要在使用前實行相應測試，確保其可行性后，將其應用到隧道照明中來，確保駕駛員有一個較為清晰的視野，提高照明質量，避免危險的發(fā)生。

2.3 合理應用清潔能源和直流電源

在現(xiàn)今社會發(fā)展中，隨著環(huán)境污染力度的不斷加大，人們開始逐漸加強對可再生能源的利用，如太陽能、風能等，以緩解環(huán)境危機，改善環(huán)境質量，促進經(jīng)濟進步。在高速公路隧道照明設計中，為降低電能損耗，也可加大可再生及清潔能源的應用，在強化照明效果的基礎上，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。通過調查了解到，當前我國的太陽能在世界范圍內已經(jīng)處于領先地位，并且國家也高度重視該領域，最近一段時間內，石墨烯等新型的半導體材料研制成功，這一新的創(chuàng)舉為新能源和材料的應用提供了最新的突破。不過對于發(fā)展中國家來說，高速公路隧道照明會受到供電距離、電氣設備等因素的影響，雖然很多發(fā)展中國家都開始加大太陽能這類清潔型能源的應用，但是由于隧道照明用電量較大，如果單純依靠清潔型能源供電，會造成較高的供電成本，且也無法保證供電效果，再加上太陽能轉換技術發(fā)展還不是十分完善，在使用中存在一些問題有待解決，限制了太陽能資源的應用。因而在使用清潔型能源用電的過程中，還需配合電光誘導設施來降低能源損耗，維護隧道通車安全。

3 隧道照明節(jié)能問題的解決措施

3.1 嚴格控制照明燈具質量

高壓鈉燈的壽命前期工作電壓上升會提升燈泡功率，縮短壽命，在燈泡的壽命后期，會降低燈泡功率與發(fā)光效率，從而對燈泡使用壽命造成影響。傳統(tǒng)電感是鎮(zhèn)流器存在功率低、損耗大等問題，電子鎮(zhèn)流器的功率高則節(jié)能效果顯著。

3.2 建立和完善行業(yè)技術標準

近年來，我國發(fā)布了多項關于公路隧道照明問題的文件，包括隧道通風照明設計規(guī)范，照明設計細則，照明燈具等，逐漸完善公路隧道照明行業(yè)的標準。然而該類設計規(guī)范和設計標準不全面，隧道內所使用的洞內照度儀、LED燈、LED誘導燈、洞外亮度儀等照明設備缺乏行業(yè)技術標準，需要編制關于隧道定向光照明設計指南。

3.3 推廣應用新型隧道照明技術

技術人員應研發(fā)新型隧道照明系統(tǒng)，如研發(fā)色溫可調節(jié)的LED照明設備用于隧道入口，解決晴天與雨霧天氣的燈光轉化問題;研發(fā)用于短隧道照明的風能和太陽能等新能源發(fā)電技術;研發(fā)隧道洞口的減光與遮光技術;解決隧道內照明環(huán)境與土建裝飾材料的協(xié)調性問題;蓄能自發(fā)光與反光涂料在小流量隧道以及夜間照明節(jié)能應用等，以實現(xiàn)典型工程示范化與產品技術開發(fā)產業(yè)化。

4 結語

在高速公路隧道照明過程中，照明供電系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)起著非常重要的作用。因此，本文著重從這兩方面考慮，利用清潔能源供電，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。提出隧道智能照明控制方案，通過提高當前隧道照明控制系統(tǒng)，節(jié)約人力物力，實現(xiàn)智能化節(jié)能化照明。

參考文獻：

[1]張文龍，史航，陳龍憲，等.公路隧道照明節(jié)能技術應用[J].南方農機，2017，48（10）：88.

（作者單位：遼寧大通公路工程有限公司）