摘要：隧道運營(yíng)中耗能較大、費用較高的照明系統如何實(shí)現節能，在國家提出的“節能降耗”基本國策的背景下日益受到關(guān)注。文章結合目前公路隧道照明系統的運營(yíng)現狀，分析了隧道照明系統存在的節能空間及相應對策，包括對設計參數的選用、新節能光源的應用等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。以期從根本上保證高速公路隧道運營(yíng)安全和滿(mǎn)足節能的要求。

關(guān)鍵詞：高速公路；隧道照明；照明參數；無(wú)極燈；節能方案

近年來(lái)，隨著(zhù)高速公路網(wǎng)規劃的實(shí)施，在高速公路建設快速推進(jìn)的過(guò)程中，隧道特別是隧道群的建設成為各個(gè)隧道大省市一道別具一格的風(fēng)景。據重慶交通科學(xué)研究院對隧道較多的廣東、福建、浙江、重慶等地隧道管理部門(mén)進(jìn)行的一項調查表明，照明費用已成為公路隧道運營(yíng)一筆主要的開(kāi)支，甚至是一筆沉重的負擔。

一、         國內隧道照明現有控制方式及存在的問(wèn)題

國內現有照明控制方式在實(shí)際運營(yíng)中存在著(zhù)相當大的電能浪費。為了保證車(chē)輛的安全通行，隧道照明系統的設計采用的是保守預估方法，即對洞外最大亮度和最高時(shí)速來(lái)確定隧道內各段的燈具功率和分布密度的。但在實(shí)際運營(yíng)過(guò)程中，照明強度的需求一般遠遠小于設計值，因此照明系統的節能設計還是有很大的改進(jìn)空間。

此外，在照明控制過(guò)程中，因線(xiàn)路布線(xiàn)回路的限制，能夠實(shí)現照明自動(dòng)控制的辦法非常有限，一般只能做到2、3級人工或自動(dòng)控制，對于天氣、車(chē)速、車(chē)流量等實(shí)時(shí)變化的參數無(wú)法從宏觀(guān)上對整個(gè)隧道的照明進(jìn)行自適應方式調制。因此，目前這種傳統設計與使用的隧道照明系統存在著(zhù)大量電能浪費問(wèn)題。

二、         研究開(kāi)發(fā)內容和技術(shù)關(guān)鍵

在隧道照明系統的密度及照度并不相同：在隧道中間段，照明的燈具密度和照度較��；而在出口和入口的位置，密度最大，照度也最高。隧道的實(shí)際要求和長(cháng)度決定了中間段照明燈的長(cháng)度，這點(diǎn)我國有明確設計規范�！豆�路隧道通風(fēng)照明設計規范》中要求設計中要考慮兩個(gè)因素：車(chē)流量和車(chē)速。綜合上述因素，筆者認為車(chē)速、車(chē)流量和洞外亮度三個(gè)因素是隧道照明等設計的首要考慮因素。

一般來(lái)說(shuō)，如果行車(chē)速度較快的隧道，在設計時(shí)要增加隧道入口和過(guò)度段的長(cháng)度和照度，中間段和出口段也要隨之增加。此外還要充分考慮車(chē)輛在通過(guò)隧道口時(shí)，車(chē)速會(huì )普遍下降30%多左右，這一點(diǎn)也會(huì )影響隧道照明的長(cháng)度和亮度。

另外，車(chē)流量增加時(shí)，在隧道的各個(gè)路段，包括入口段、過(guò)度段、中間段、出口段等，照度都要增加。路面均勻度和縱向均勻度也會(huì )隨之增加。如果車(chē)流量減小，照度要減小，路面均勻度和縱向均勻度也會(huì )隨之也會(huì )降低。

洞外亮度也使影響洞內亮度設計的主要因素之一，洞外亮度與洞口的地理位置有關(guān)，同時(shí)還受天氣狀況影響。不同的天氣狀況會(huì )調解洞內入口段、過(guò)渡段、出口段的亮度。比如，如果遇到惡劣天氣（雨天或大風(fēng)的天氣），還會(huì )影響洞外亮度，也會(huì )同時(shí)顯著(zhù)降低車(chē)速，前面的分析表明車(chē)速會(huì )直接影響隧道內各段照明的長(cháng)度和照度。

通過(guò)對影響隧道照明設計的因素分析，節能方案可從設計參數、光源、燈具、控制等方面著(zhù)手，在滿(mǎn)足規范要求的前提下，采用先進(jìn)的技術(shù)，從軟件硬件方面著(zhù)手實(shí)現隧道照明的節能。

（一）       設計參數

 洞外亮度是照明系統的設計基準之一，洞外亮度的正確設定，對工程投資和營(yíng)運電費都有極大的影響。在其他條件（包括車(chē)速）相同的情況下，如洞外亮度設計參數為4000cd/m2與6000cd/m2，則設備費相差34%，年耗電量相差達30%。隧道洞外亮度在設計階段一般按查表法獲取，與實(shí)際值存在一定的誤差。為了使設計參數更準確、更符合隧道的實(shí)際情況。需設計單位重新對各個(gè)隧道進(jìn)行洞外亮度測試，以實(shí)測亮度為準，調整各個(gè)隧道相應的燈具數量和排列方式。

（二）       光源的選擇

目前，國內隧道燈具多采用白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈等，大多存在光帶窄、配光質(zhì)量不夠、能耗高、質(zhì)量穩定性差、壽命短等問(wèn)題�？梢钥紤]選用其他新光源，該光源不僅需要滿(mǎn)足隧道對燈具光效、壽命及工作特性、光色、顯色性和配光控制難以程度等主要要求外，還能解決運營(yíng)和維護成本，實(shí)現穩定經(jīng)濟運行。

（三）       道路照明的控制與管理

  采用智能化道路照明控制系統，能夠根據不同區域的不同功能要求，在每天的不同時(shí)段、不同自然光照度或者不同交通流量情況下，按照特定的設置，實(shí)現對道路照明的動(dòng)態(tài)智能化管理。

三、         實(shí)施方案、技術(shù)路線(xiàn)、組織方案

  在詳細了解了現有高速公路的運行狀況和節能產(chǎn)品及技術(shù)后，我們從三個(gè)方面來(lái)對隧道照明進(jìn)行節能：

    首先，對各個(gè)隧道進(jìn)行洞外亮度檢測，以夏天陽(yáng)光最烈為宜。根據每個(gè)隧道洞外亮度來(lái)決定洞內亮度。根據洞內亮度來(lái)決定入口加強段、基礎段和出口加強段照明燈具的數量。

   其次，采用新型綠色照明——無(wú)極燈。目前無(wú)極燈在150W以下的產(chǎn)品已相當成熟，可以運用到工業(yè)上了。無(wú)極燈具有高光效、高顯色性、長(cháng)壽命、無(wú)顏閃、良好調光性能、可立即啟動(dòng)和再啟動(dòng)的特點(diǎn)，其電氣性能優(yōu)良，功率因素高達98%，在電源電壓大范圍變動(dòng)（160~265V）下，輸出穩定的光通量。

   在隧道照明基本段使用無(wú)極燈，替代過(guò)去隧道通常用的高壓鈉燈，不僅用作基本照明，還兼顧應急照明，而在隧道進(jìn)出口，由于要求高，依舊選用高光效的高壓鈉燈。

第三，采用動(dòng)態(tài)智能控制化系統，通過(guò)隧道監控單元獲取隧道的實(shí)際信息，隧道監控單元將獲得的隧道信息存儲信息，然后連接各個(gè)設備獲取洞外亮度、車(chē)速、車(chē)流量等實(shí)時(shí)信息，并將數據也存儲在數據存儲單元中；策略計算單元從數據存儲單元中讀取實(shí)時(shí)信息和隧道回路配置信息，計算出隧道照明控制方案并將其存儲在數據存儲單元中；數據采集處理單元讀取計算出的控制方案并下發(fā)給節能器，節能器根據控制方案調節回路電壓。

四、         結語(yǔ)

  高速公路節能照明設計還有很多研究可做，除本文討論的合理的洞外亮度取值、高效節能燈具的選擇和照明節能控制方法的運用外，還有其他多種節能設備方法可以應用。因此，高速公路業(yè)主應通過(guò)充分運用現代科技技術(shù)的進(jìn)步來(lái)提高隧道照明質(zhì)量，降低能耗，而不是通過(guò)降低設計標準來(lái)達到節能目的。

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