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篇1

【關(guān)鍵詞】高速公路；隧道安全；評估

1 我國高速公路隧道安全研究

在2003年10月，國家交通出臺了《高速公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，明確規(guī)定了公路隧道檢查內(nèi)容、常規(guī)措施。對于公路隧道管理，如何運用計算機(jī)技術(shù)管理路況信息與養(yǎng)護(hù)信心，是公路主管部門必須解決的問題。我國許多學(xué)者開展了高速公路的交通事故安全研究，尚處于一個探討階段。根據(jù)姚思國、和松等學(xué)者觀點，系統(tǒng)闡述了隧道交通事故的嚴(yán)重性。按照交通安全的路、人與車的議案因素，立通心理學(xué)、管理學(xué)、工程學(xué)等理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析了隧道交通事故發(fā)生的原因。

首先，隧道設(shè)計。通常根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《公路隧道設(shè)計規(guī)范》的內(nèi)容，開展公路隧道設(shè)計，增加了公路隧道新內(nèi)容與新技術(shù)，有效規(guī)范了公路隧道設(shè)計。對于公路隧道工程整體建設(shè)，通風(fēng)運用效果、通風(fēng)方案質(zhì)量，對隧道運營效益、救災(zāi)能力、工程造價具有直接影響。近些年來，我國積極探索隧道設(shè)計研究，積極吸收與借鑒國外先進(jìn)成果，有效規(guī)范了我國隧道通風(fēng)設(shè)計。對于通風(fēng)方式，因從橫向至半橫向通風(fēng)、從射流縱向通風(fēng)至豎井縱向通風(fēng)技術(shù)，有效改善了我國公路隧道的通風(fēng)設(shè)計。

其次，隧道照明。1996年，我國經(jīng)貿(mào)委開展綠色照明工程，利用科學(xué)照明設(shè)計，運用高穩(wěn)定性、壽命長與高效率的照明產(chǎn)品，以滿足環(huán)保與舒適、高效與安全的照明要求。隧道節(jié)能的最佳方法是應(yīng)用節(jié)能、高效的光源照明。目前，新型節(jié)能產(chǎn)品、節(jié)能技術(shù)在公路隧道照明中廣泛運用。在連續(xù)公路隧道與大型高速隧道中，中壓供電技術(shù)在供電方案中呈現(xiàn)顯著性節(jié)能優(yōu)勢，隧道照明控制與照明線纜、照明燈具與供配電的分析研究中，LEO照明方式在隧道中仍占有競爭性。

第三，隧道火災(zāi)。現(xiàn)階段，對于隧道火災(zāi)缺乏系統(tǒng)性研究。近些年來，公路隧道火災(zāi)必須豎井火災(zāi)通風(fēng)、隧道火災(zāi)規(guī)律、逃生措施開展深入研究。在隧道火災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)方面，雖然我國建設(shè)了大量隧道工程，然而缺乏隧道火災(zāi)相關(guān)的整體性、系統(tǒng)性的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

2 高速公路隧道安全評估指標(biāo)體系建立

如上文所述，隧道安全主要包含照明設(shè)計、隧道設(shè)計與火災(zāi)防范三個方面，隧道安全主要因為多種因素的互相作用、協(xié)調(diào)、影響所決定。所以，在隧道安全評價體系的建設(shè)過程中，需綜合考慮這些因素，遵循如下原則：

首先，科學(xué)性原則。建立指標(biāo)體系，必須遵循科學(xué)性原則，動態(tài)、真實反映隧道安全的各安全指標(biāo)、子系統(tǒng)與真實狀況。

其次，可行性原則。在隧道安全的綜合評價系統(tǒng)中，需確保指標(biāo)內(nèi)容的簡單、明了，增強(qiáng)理解性，可比性較強(qiáng)，提高評價指標(biāo)獲取的便捷性。

第三，層次性原則。由于綜合評價系統(tǒng)呈現(xiàn)多樣性、復(fù)雜性特點，可劃分為多個較小子系統(tǒng)。

第四，完備性原則。建立指標(biāo)體系時，要求具有較廣的覆蓋面，包含隧道安全各個影響因素，按照指標(biāo)特點指標(biāo)內(nèi)容，可劃分為單項要素、專項、系統(tǒng)、復(fù)合、總體性等指標(biāo)。

第五，獨立性原則。在評價過程中，通常一個指標(biāo)受到多個因素的影響，各指標(biāo)之間具有互相聯(lián)系，若存在較多的類似指標(biāo)，必然會影響評價真實性與準(zhǔn)確性。所以，選擇評價指標(biāo)時，盡可能采用弱相關(guān)指標(biāo)，防止采用高度相關(guān)指標(biāo)。

第六，動態(tài)性原則。高速公路隧道在運行過程中，其運行狀況受到天氣、時間等因素影響，選擇指標(biāo)時，需充分結(jié)合動態(tài)變化特點，對隧道安全影響因素進(jìn)行動態(tài)化刻畫與描述。

構(gòu)建評價指標(biāo)體系，確保合理性、科學(xué)性，是正確評價的基礎(chǔ)，隧道安全評價不能單純依靠某一個指標(biāo)，必須分析各因素的互相聯(lián)系，尋找各綜合指標(biāo)，對隧道安全狀況進(jìn)行真實、客觀反映，以便于查找相關(guān)問題，為改善隧道安全提供合理性、科學(xué)性依據(jù)。

3 高速公路隧道安全的改善措施

首先，短期改善措施。在公路隧道中，設(shè)置特殊安全信息提示，包含應(yīng)急出口、側(cè)位停車帶、緊急帶年華等，為司機(jī)提供必要的信息提示。對于隧道照明，確保隧道壁有光亮，保證充足光線，在隧道車道邊沿位置，設(shè)置發(fā)光二極管。當(dāng)隧道封閉時，利用相應(yīng)方法告知司機(jī)。如設(shè)置交通變道標(biāo)志、繞道行駛標(biāo)志、可變信息標(biāo)志等。對于緊急出口、逃生路線設(shè)置，必須具有明確標(biāo)示。對于危險物品運輸，保持一定安全距離，選擇非高峰期時間輸送。對于隧道安全，需由獨立專家檢測。為有效消除邊墻效應(yīng)，設(shè)置黃色反光與黃色反光標(biāo)示在隧道的兩側(cè)墻體上，左側(cè)設(shè)置紅色反光標(biāo)志，右側(cè)設(shè)置黃色標(biāo)示。在標(biāo)槍上配置線形誘導(dǎo)標(biāo)示，尤其對于行車不利曲線、通視較差的區(qū)域。因為隧道環(huán)境較為單調(diào)，兩旁參照物較少，司機(jī)駕駛時容易錯誤判斷跟車距離，極易發(fā)生追尾事故。所以，對于隧道壁來給你測，必須設(shè)置明顯標(biāo)語、圖案與標(biāo)線。

其次，長期改善方法。對于隧道通訊設(shè)施，需給予改進(jìn)。改善隧道交通廣播，在清晰可見區(qū)域安裝廣播揚聲器。在每隔一段間隔點，設(shè)置緊急電話。確保隧道無線電話貫穿整個隧道救援。改進(jìn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，縮短攝像機(jī)與攝像機(jī)的距離，采用自動顯示系統(tǒng)，配置自動火警系統(tǒng)，完善火災(zāi)檢測系統(tǒng)。行人橫洞與外部逃生路徑需保持連接，設(shè)置營救路線、逃生路線，建設(shè)額外通道，添加空氣輸送管的逃生功能。完善消防措施，根據(jù)現(xiàn)實情況，對于消防人員與隧道養(yǎng)護(hù)人員，給予定期或不定期培訓(xùn)。在隧道控制中心，需嚴(yán)格培訓(xùn)管理，加強(qiáng)緊急服務(wù)、管理服務(wù)等內(nèi)容培訓(xùn)，不斷完善緊急救援方案。

4 結(jié)束語

綜上所述，高速公路隧道由于隧道設(shè)計、隧道照明、隧道火災(zāi)等設(shè)計不合理，極易引起交通安全事故，在隧道設(shè)計時，需遵循科學(xué)性、可行性、層次性、完備性、獨立性、動態(tài)性等原則，通過短期改善措施與長期改善方法，加強(qiáng)隧道安全評估，提升高速公路隧道的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海龍.高速公路隧道安全管理措施探討[J].中國電子商務(wù),2012(18).

[2]蘇玉章.山區(qū)高速公路隧道安全暢通分析研究[J].文藝生活:中旬刊,2011(10).

篇2

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；照明系統(tǒng)；節(jié)能減排；系統(tǒng)控制；公路交通 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U453 文章編號：1009-2374（2016）02-0087-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.02.043

公路交通正隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會進(jìn)步不斷擴(kuò)大著自身規(guī)模，近幾年，憑借施工技術(shù)不斷進(jìn)步與勘察設(shè)計理念日益成熟，我國公路隧道工程建設(shè)也邁向了一個新的臺階。據(jù)不完全統(tǒng)計，近十年以來，公路橋梁隧道渡口里程總長度已經(jīng)達(dá)到512.2551萬米，已建成通車的隧道多達(dá)7384處，短隧道4544處、中隧道1357處、長隧道1218處、特長隧道265處（如圖1所示）。其中秦嶺終南山公路隧道長度達(dá)到18.02公里，被譽為“亞洲第一”。

圖1 近十年我國公路隧道渡口里程統(tǒng)計圖

通過上述數(shù)據(jù)可知，公路隧道現(xiàn)今已成為我國實現(xiàn)快捷、安全、高速運輸?shù)闹匾O(shè)施，并作為實現(xiàn)環(huán)境交通友好型的核心措施，在我國現(xiàn)代化交通運輸發(fā)展與進(jìn)步中起著不可撼動的作用。

1 國內(nèi)外高速公路隧道照明系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)50年代，國外就開展了公路隧道照明技術(shù)的研究，至今已有六十余年。諸多國家經(jīng)過不斷的探索與創(chuàng)新，其高速公路隧道照明技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。當(dāng)時間發(fā)展至現(xiàn)代，國外發(fā)達(dá)國家隧道照明系統(tǒng)漸漸從高科技智能向可持續(xù)人性化方面發(fā)展。僅東歐各國，高速公路隧道已經(jīng)普遍開始使用“二次配光”和“逆光照明”技術(shù)。在充分利用光源的同時，節(jié)約了電力能源與照明工具等資源。在照明工具選擇上，歐美等發(fā)達(dá)國家摒棄了高壓鈉燈，轉(zhuǎn)而使用光纖維隧道燈、電子感應(yīng)無極燈等新型設(shè)備。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)隧道照明系統(tǒng)發(fā)展起步較晚，雖然當(dāng)前時代下，我國公路隧道發(fā)展勢頭十分迅猛，但依舊比不上國外成熟的技術(shù)與理念。差距不僅表現(xiàn)在技術(shù)與經(jīng)驗上，基礎(chǔ)性的工程建設(shè)也存在一定的不足。我國于2000年1月頒布了《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》，詳細(xì)規(guī)定了隧道調(diào)光分級、光源分級、總均勻度以及燈具布置等。但是由于最近幾年電能資源浪費極為嚴(yán)重，有關(guān)部門已經(jīng)開始廣泛關(guān)注隧道照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計問題。我國在深入研究理論的同時，在高速公路隧道建設(shè)中也運用了相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計，例如廣東龍頭山隧道、河北司馬臺隧道、安徽前家山隧道等已先后將LED燈與無極調(diào)光技術(shù)應(yīng)用于公路隧道照明中。

1.3 高速公路隧道照明發(fā)展趨勢

高速公路隧道照明質(zhì)量影響著行車安全，多年以來，高速公路隧道建設(shè)者們一直將照明質(zhì)量作為工程設(shè)計的核心內(nèi)容與研究重點，卻忽視了能源浪費問題。因此，我國現(xiàn)階段高速公路隧道照明系統(tǒng)在保證行車安全的前提下，進(jìn)行節(jié)能降耗設(shè)計是公路隧道照明系統(tǒng)發(fā)展的必然要求，人性化、經(jīng)濟(jì)化、科學(xué)化是照明技術(shù)發(fā)展以及社會發(fā)展的必然趨勢。

2 高速公路隧道照明系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 高速公路隧道照明系統(tǒng)的特點

高速公路大體上是半封閉空間，空間內(nèi)部由特殊管狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這種設(shè)計容易造成隧道內(nèi)外交通環(huán)境差別過大，導(dǎo)致車輛通過隧道時產(chǎn)生明暗交替，影響行車視覺。所以，以隧道通行安全性與運行環(huán)境舒適性為前提，高速公路隧道設(shè)計過程中需要綜合考慮影響照明質(zhì)量的因素，例如閃爍現(xiàn)象、亮度均勻、視覺特效、路面亮度等。根據(jù)國際照明委員會規(guī)定，高速公路隧道在設(shè)計過程中需要考慮到駕駛員的暗適應(yīng)、明適應(yīng)能力。因此可以將隧道照明分為五個部分：接近段、入口段、過渡段、中間段、出口段。如圖2所示：

2.2 高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計要求

2.2.1 接近段設(shè)計。接近段作為接近隧道洞口的一段道路，主要起到對駕駛員視覺初步調(diào)解作用。接近段空間亮度接近洞外亮度，所以不需要設(shè)置照明。一般情況下，接近段路基兩側(cè)會種植大量樹木或設(shè)置百葉天棚、斷墻洞口等減光措施。該設(shè)計目的在于減弱“黑洞”效應(yīng)，節(jié)省能源。

2.2.2 入口段設(shè)計。高速公路隧道洞口第一段路便是入口段，該路段光照設(shè)計目的在于消除“黑洞”效應(yīng)對駕駛員的影響，避免交通事故的發(fā)生，并起到一定優(yōu)化節(jié)能作用。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》規(guī)定K值計算法計算亮度，即：

Lth=L20（S）?K

2.2.3 過渡段設(shè)計。車輛經(jīng)過入口段后，隧道照明亮度便會漸漸降至中間段照明水平，這個過程中照明由亮變暗的區(qū)域被稱為過渡段。過渡段照明設(shè)計目的在于幫助駕駛員適應(yīng)較低亮度，克服“適應(yīng)滯后”效應(yīng)。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，過渡段共有TR1、TR2、TR3三段，過渡段長度根據(jù)隧道設(shè)計最高時速，并依照CIE適應(yīng)曲線函數(shù)進(jìn)行計算，即：

Ltr=Lth*（1.9+t）-1.4

2.2.4 中間段設(shè)計。高速公路隧道最長的一段道路即為中間段，駕駛員經(jīng)過之前三段道路后已經(jīng)完全適應(yīng)隧道內(nèi)照明程度，所以中間段照明為基本照明。《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》規(guī)定高速公路隧道中間段最低亮度要求為2.5cd/m2。一般情況下，中間段照明亮度設(shè)計按表1設(shè)計取值即可。

2.2.5 出口段設(shè)計。出口段作為高速公路隧道最后一段道路，通過該路段適應(yīng)時間較短，所以在出口段照明設(shè)計上應(yīng)以消除“白洞”效應(yīng)為主。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，出口段亮度應(yīng)為中間段照明亮度5倍，長度取值60m。

3 高速公路隧道節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 主程序設(shè)計

高速公路隧道節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計核心在于為車輛提供按需照明，并以此為基礎(chǔ)，實現(xiàn)高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能控制。具體流程為：開啟主程序并進(jìn)行開機(jī)自檢，排除組件故障，在系統(tǒng)運行正常情況下開始系統(tǒng)初始化；當(dāng)系統(tǒng)存在異常時，先對系統(tǒng)進(jìn)行故障修理，并退出主程序。節(jié)能控制系統(tǒng)完成自檢與初始化過程后，即可開始正常運行，主程序?qū)⑼ㄟ^脈沖信號預(yù)估車輛行駛速度，并運用數(shù)據(jù)云對車輛位置進(jìn)行模擬，保證系統(tǒng)誤差控制在1%以內(nèi)，以誤差修正后的車輛位置作為啟動區(qū)域，開始照明調(diào)節(jié)，具體流程如圖3所示：

3.2 車輛位置云模擬系統(tǒng)計算

云模擬系統(tǒng)是控制高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能程序的核心部分，程序系統(tǒng)將采集到的車輛位置信息傳至DSP，在車輛位置預(yù)估程序完成數(shù)據(jù)處理后，交由TMS320F/28035發(fā)送至繼電器輸入端，從而完成照明控制。高速公路隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)車輛位置估計程序具體流程如圖4所示。

3.3 高速公路隧道照明控制程序設(shè)計

本系統(tǒng)將繼電器控作為控制核心，通過系統(tǒng)前端所采集到的車輛經(jīng)過DSP處理后位置數(shù)據(jù)，發(fā)出對應(yīng)動作控制照明燈具。當(dāng)接收到的控制信號輸出為低電平時，繼電器將斷開，反之，繼電器則吸合。

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路隧道數(shù)量日益增多，現(xiàn)代隧道照明系統(tǒng)大多存在能源浪費、無效照明等缺點，因為這些原因所以引發(fā)的隧道運營開支浪費情況有增無減。本文針對高速隧道照明系統(tǒng)資源浪費情況做出了針對性的分析并制定了相應(yīng)策略，為降低隧道運營成本、提高照明系統(tǒng)工作效率提供了有力保障。在滿足高速公路隧道基本照明需求的同時，保證了隧道依據(jù)車輛行駛實際情況提供必要照明，從而達(dá)到了節(jié)能減耗、提高效益的目的。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張韜.基于視覺特性的高速公路隧道照明光源亮度與能耗分析[D].重慶交通大學(xué)，2014.

[3] 于甜甜.高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能控制研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2013.

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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)識碼：A

中圖分類號：U457 文章編號：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（簡稱“臨合高速”）是地方高速省會放射線蘭州至郎木寺（甘川界）高速公路的組成路段，全長98.975公里。全線共設(shè)置19座隧道，隧道總長度超過11公里。隧道照明設(shè)計內(nèi)容包括隧道主線照明、隧道引道照明、人行橫洞照明、車行橫洞照明、緊急停車帶照明等。本項目2013年10月份設(shè)計圖紙評審?fù)瓿桑?014年12月底竣工通車。

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)計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）的要求設(shè)計，隧道照明分入口段、過渡1段、過渡2段，中間段和出口段。

隧道入口段和過渡段加強(qiáng)照明采用400W、250W和150W高壓鈉燈，兩側(cè)對稱布設(shè)；出口段加強(qiáng)照明采用100W高壓鈉燈，兩側(cè)對稱布設(shè)；基本照明采用50WLED等，兩側(cè)交錯布設(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)計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）的要求，考慮當(dāng)時《公路隧道照明設(shè)計細(xì)則》很快就要頒布，因此，本項目參考《公路隧道照明設(shè)計細(xì)則》（總校稿）進(jìn)行隧道照明設(shè)計，隧道照明分入口1段、入口2段、過渡1段、過渡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)對稱布設(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：（1）發(fā)光效率高（100～130lm/w）；（2）穿透性強(qiáng)、不誘蟲；（3）單燈功率大，可達(dá)到kW等級；（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)波動較大時光源壽命將會極大縮短，燈具折舊費用和維護(hù)費用較高；（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，照明系統(tǒng)的運營費用往往不堪重負(fù)，同時高功耗導(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，啟動時需要一定啟動時間；（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：（1）顯像指數(shù)高（75～90）；（2）可頻繁啟動，瞬時啟動，無延時；（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）無頻閃、寬啟動（在85～260V范圍內(nèi)均可啟動）；（6）不含汞、鉛等有毒物質(zhì)，比較環(huán)保；（7）采用模塊化設(shè)計或者整體設(shè)計，維護(hù)比較方便；（8）防止燈具的橢圓疊加，無光斑產(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LED光源壽命產(chǎn)生很大影響，散熱問題制約著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安全及防災(zāi)疏散效率（本項目加強(qiáng)段采用黃光源LED燈，可有效避免入口段穿透性差的問題）；（5）使用在高速公路隧道中仍然需要國家標(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1506萬元。

3.2.2 預(yù)算對比。預(yù)算對比內(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1095萬元。

3.2.3 運營費用對比。

由圖4可知，“全LED燈”方案比“高壓鈉燈+LED燈”方案年節(jié)省電費為233.3萬元。

3.2.4 周期成本對比。

由上表可知，LED燈壽命為6年，而高壓鈉燈壽命為2年，在6年時間高壓鈉燈需更換2批，高壓鈉燈總造價為1112萬（不含人工及安裝費用）。

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1506萬元，總預(yù)算增加投資1095萬元，年減少運營費支出233.3萬元，6年運營費用減少共計1400萬元，周期成本可減少燈具總造價為1112萬，總計6年總共可節(jié)約費用1417萬元。

從以上可看出，雖然從工程造價方面LED燈較高壓鈉燈一期投資較大，但從長遠(yuǎn)考慮，LED燈較高壓鈉燈無論在運營費用及周期維護(hù)成本，還是在長遠(yuǎn)總的費用方面都能節(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

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”的過渡方案，這種方案結(jié)合了高壓鈉燈和LED的優(yōu)點。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)高壓鈉燈只是時間問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范（JTJ026.1-1999）[S].2000.

[2] 公路隧道照明設(shè)計規(guī)范（JTGD70-2004）[S].

[3] 公路隧道設(shè)計規(guī)范（DB35/T 1307-2012）[S].

篇4

關(guān)鍵詞：隧道照明；燈具；調(diào)光

中圖分類號： U45文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

隧道照明與一般的道路照明不同，隧道白天也需要照明，而且白天的照明與洞口外亮度緊密相關(guān)，所以更復(fù)雜，照明效果的好壞與燈具、照明控制緊密相關(guān)。隧道照明應(yīng)根據(jù)隧道的使用特點進(jìn)行照明設(shè)計。本文以四川某高速公路隧道為例簡要介紹隧道照明設(shè)計

1）隧道照明標(biāo)準(zhǔn)確定方案

本隧道設(shè)計車速按照80km/h，洞口凈空高度7米，單向交通量近期（2020年）為511輛/小時，遠(yuǎn)期（2034年）為1327輛/小時

由于隧道尚未建設(shè)，根據(jù)四川地區(qū)高速公路隧道設(shè)計經(jīng)驗洞外亮度L20初步按照3000cd/m2考慮，隧道主體工程完成后，通過實測洞口環(huán)境亮度，優(yōu)化照明亮度布置。

根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》JTJ026.1-1999，隧道照明設(shè)入口段加強(qiáng)照明、過渡段加強(qiáng)照明、出口段加強(qiáng)照明、基本照明、應(yīng)急照明和洞外引路照明。

2）照明燈具選擇

光源選擇

隧道照明可采用高壓鈉燈光源、LED光源進(jìn)行比較。

根據(jù)以上比較：高壓鈉燈具有價格低、穿透煙霧性能好的特點可在高速隧道多汽車尾氣煙霧環(huán)境提高照明的誘導(dǎo)性和照明效果，有利于交通運行。但高壓鈉燈啟動性能不好，顯色性差，不利于事物的辨認(rèn)和應(yīng)急啟動。LED燈具有啟動性能好，顯色性好的特點但穿霧能力差，價格較高，LED由于芯片的品質(zhì)和封住散熱問題，穩(wěn)定性能一般。因此，綜合考慮照明性能、使用功能和投資運行成本，本工程隧道使用混光照明，以高壓鈉燈為主，LED為輔。即加強(qiáng)照明、基本照明采用高壓鈉燈，應(yīng)急照明、橫通道照明采用LED燈，應(yīng)急停車帶照明采用高壓鈉燈和led燈混合安裝。應(yīng)急照明通過EPS供電，正常狀態(tài)開啟，提高隧道高壓鈉燈照明的顯色性和舒適性，正常照明故障時，LED燈瞬時再啟動確保交通安全。應(yīng)急停車帶人員操作作業(yè)可能，采用兩種光源混光照明提高作業(yè)面照度和分辨率。

3）燈具布置方案

4）隧道照明調(diào)光和控制

隧道照明調(diào)光

本工程根據(jù)洞外亮度和交通量變化采用分級調(diào)整入口段、過渡段、出口段的照明亮度及中間段的亮度。根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》JTJ026.1-1999白天亮度調(diào)整表：

隧道加強(qiáng)照明分為4級控制，根據(jù)不同的環(huán)境亮度開閉隧道燈，基本照明分類兩級根據(jù)交通量預(yù)測近期交通量較小夜晚采用減光控制。

隧道照明控制

隧道內(nèi)的照明控制是根據(jù)隧道照明設(shè)計中所確定的照明區(qū)段、不同時段不同氣候條件下的照明要求，控制各個照明回路的開關(guān)，從而達(dá)到既滿足隧道的照明亮度要求，又節(jié)省能源的目的，其控制方式大致分為手動控制、分時段時序控制方式和根據(jù)洞內(nèi)外的亮度值自動控制照明回路的全自動控制方式三種。

A.手動控制方式由人工根據(jù)不同的時段及天氣情況而開關(guān)不同的照明配電回路；

B.分段時序控制方式是根據(jù)一天中不同的時段而開啟(閉合)相應(yīng)的照明回路；

C.隧道照明的自動控制方式則是利用光強(qiáng)檢測器分別采集隧道內(nèi)外的亮度參數(shù)，經(jīng)過對比處理后，由計算機(jī)系統(tǒng)自動控制各個照明回路的開關(guān)，使洞內(nèi)的照明亮度與外界自然光的亮度相適應(yīng)。

③橫通道照明控制

車行橫通道照明設(shè)照明控制箱，車行通道卷簾門兩側(cè)設(shè)手動開閉門開關(guān)，照明燈具可手動開啟、隧道控制器遠(yuǎn)程開啟和與隧道門聯(lián)動開啟工作方式。人行通道照明開關(guān)設(shè)于人行通道門外側(cè)，開關(guān)具有手動開啟和紅外感應(yīng)開啟功能。

④隧道照明配電

隧道照明按照晴天、云天、陰天、重陰天、夜間和深夜等不同的控制要求設(shè)置不同的供電線路，隧道加強(qiáng)照明和隧道基本照明均采用鏈串式配電接線方式。隧道照明電纜敷設(shè)在隧道兩側(cè)上部的電纜橋架內(nèi)，除應(yīng)急照明供電線纜外，其余照明回路供電線纜均采用阻燃交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套銅芯電纜。隧道應(yīng)急照明由EPS電源供電，電纜采用耐火交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套銅芯電纜。隧道洞口外設(shè)有引路路燈照明。路燈供電電纜采用鎧裝電纜直埋敷設(shè)，過路穿鋼管保護(hù)。

5）照明預(yù)留預(yù)埋

a.隧道照明用配電箱洞室

配電箱上、下部側(cè)墻內(nèi)分別預(yù)埋金屬軟管，電纜溝內(nèi)的供電電纜從金屬軟管向上進(jìn)入配電箱進(jìn)行供電，配電后配電電纜從金屬軟管上橋架，對設(shè)備供電，同時一部分電纜通過隧道頂部預(yù)埋金屬軟管進(jìn)入另一側(cè)向本側(cè)照明設(shè)備供電。

b.隧道橫洞照明預(yù)埋工程

由于橫洞照明電纜引自隧道應(yīng)急照明配電回路,所以設(shè)置金屬軟管過拱頂金屬軟管，引至應(yīng)急照明側(cè)，為方便電纜穿線，設(shè)接線盒；

引入橫洞的電纜在橫洞拱頂內(nèi)預(yù)埋金屬軟管并預(yù)留接線盒，方便橫洞燈具接線；

橫洞洞口側(cè)壁預(yù)埋金屬軟管，連接電纜溝和橫洞，方便連接照明控制線。

c.在洞內(nèi)變電站洞室附近的左側(cè)強(qiáng)電溝與右側(cè)弱電溝互聯(lián)，以及貫穿橫洞的金屬軟管。

6）小結(jié)

隧道照明是運營成本的重要組成部分。在隧道照明中，隧道出入口的照明更是隧道基本照明的幾十倍，能耗和運營成本相當(dāng)大。隧道照明的亮度應(yīng)根據(jù)洞外亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣在節(jié)約資源的同時對照明效果也不會有明顯的影響。目前，隧道照明應(yīng)用處于傳統(tǒng)光源和LED分享照明市場的狀態(tài)，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，光效逐漸提升，價格也在明顯下降，LED隧道照明的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)保效益將與日俱增。

隧道照明安裝時由于隧道內(nèi)的電纜較多與其他供電系統(tǒng)的交叉如風(fēng)機(jī)供電、隧道內(nèi)監(jiān)控設(shè)施等電纜，應(yīng)統(tǒng)籌考慮，總體安排合理，避免出現(xiàn)現(xiàn)場施工混凝土要澆筑，而預(yù)埋的管線和設(shè)備尚未定位的情況，各個專業(yè)之間需聯(lián)系緊密，避免重復(fù)工作。

參考文獻(xiàn)：

中華人民共和國交通部.《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》（JTJ026.1-1999）

《照明設(shè)計手冊》（第二版），姚佳偉主編，中國電力出版社，2006.12.

篇5

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；照明；節(jié)能設(shè)計

中圖分類號：U453.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000－8136（2012）14－0063－02

1 概述

近年來，我國的公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，全國各地的高速公路建設(shè)項目日益增多，其中，隧道耗電占高速公路運營中的很大一部分，在實際營運中電能的浪費十分嚴(yán)重，營運過程中為了節(jié)約電能產(chǎn)生了照明與行車安全和隧道監(jiān)控之間的矛盾等問題。在高速公路建設(shè)中采用隧道節(jié)能照明技術(shù)可以節(jié)約電能，降低運營成本，提高高速公路的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 隧道照明設(shè)計規(guī)范

根據(jù)國家《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，對于長度超過100 m的隧道應(yīng)設(shè)計照明，照明設(shè)計的基本要求如下：

隧道分成入口段、過渡段、中間段、出口段等部分，根據(jù)規(guī)范，各個段有其規(guī)定的最低亮度要求。

入口段亮度可按下式計算：

Lth＝K×L20（S）

式中，Lth：入口段亮度，cd/m2；

K：入口段亮度折減系數(shù)，可根據(jù)規(guī)范查表取值；

L20（S）：洞外亮度，cd/m2；

過渡段由TR1、TR2、TR3 3個照明段組成，其中：

Ltr1＝0.3Lth、Ltr2＝0.1Lth、Ltr3＝0.035Lth

中間段的照明也根據(jù)規(guī)范查表取值，中間段照明只和車速、車流量有關(guān)，而和洞外亮度無關(guān)。

3 設(shè)計方案

長沙至重慶公路通道湖南境內(nèi)常德至吉首分為兩段：一段為常德至懷化段，簡稱常德懷化段；另一段為威爾懷化至吉首段，簡稱吉首段。

湖南省常德至吉首高速公路常德、懷化段隧道照明系統(tǒng)共包括郭家溪隧道、梅子譚隧道、鄧家灣隧道、地穆庵隧道、殿會坪隧道、牛兒埡隧道、清水沖隧道、土江沖隧道、朱良溪隧道、青龍尖隧道、青山崗隧道、豆子坪隧道、櫻桃灣隧道等共計13個隧道的照明。隧道凈寬9.75 m，設(shè)計行車速度為80 km/h，凈高5.0 m。

隧道照明節(jié)能的應(yīng)用是在確保安全的前提下，實現(xiàn)隧道照明的有效節(jié)能。隧道照明取值與車速、車流量、洞外光照有密切的關(guān)系。

3.1 調(diào)整照明系統(tǒng)參數(shù)

為滿足遠(yuǎn)期（至2020年）交通流量的需求，根據(jù)隧道內(nèi)水泥路面改瀝青路面的實際變化和當(dāng)前節(jié)能降耗的社會需要，并滿足隧道內(nèi)照度指標(biāo)，而合理調(diào)整照明參數(shù)。

3.1.1 洞外照度

原設(shè)計取值4 000 cd/m2，根據(jù)目前隧道路面和洞口的實際變化和現(xiàn)場實際測量平均值，調(diào)整后取值3 000 cd/m2。

3.1.2 入口亮度折減系數(shù)

根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范JTJ 026.1－1999》的要求和入口亮度折減系數(shù)表，當(dāng)交通流量為1 305輛/h，且行車速度為80 km/h；按照內(nèi)插法進(jìn)行計算，入口段亮度折減系數(shù)計算如下：

（1 305－700）×（0.035－0.025）/（2 400－700）＋0.025＝0.029

原設(shè)計文件取值0.035，調(diào)整后取值0.029。

3.1.3 入口段設(shè)計亮度

根據(jù)《規(guī)范》要求，調(diào)整后入口段亮度為：

Lth＝3 000×0.029＝87，取值為87 cd/m2。

原設(shè)計文件取值140 cd/m2，調(diào)整后取值87 cd/m2。

3.1.4 過渡段I設(shè)計亮度

根據(jù)《規(guī)范》要求，入口段亮度取值方式為：

Ltr1＝0.3Lth＝0.3×87＝26，取值為26 cd/m2。

原設(shè)計文件取值42 cd/m2，調(diào)整后取值26 cd/m2。

3.1.5 過渡段II設(shè)計亮度

過渡段II的亮度為Ltr2＝0.1Lth＝0.1×87＝8.7；取值為8.7 cd/m2。

原招標(biāo)文件取值14 cd/m2，現(xiàn)調(diào)整后取值8.7 cd/m2。

3.1.6 基本段亮度折減系數(shù)

過渡段III的亮度為Ltr3＝0.035Lth＝0.035×87＝3.045；取值為3 cd/m2。

原招標(biāo)文件取值4.5 cd/m2，現(xiàn)調(diào)整后取值3 cd/m2。

3.1.7 出口段設(shè)計亮度

根據(jù)《規(guī)范》要求，出口段亮度取值方式為：

出口段亮度為：2.9×5＝14.5 cd/m2，取值為14.5 cd/m2。

原設(shè)計文件取值22.5 cd/m2，調(diào)整后取值14.5 cd/m2。

3.1.8 亮度取值

根據(jù)以上計算，在原設(shè)計的基礎(chǔ)上對亮度指標(biāo)進(jìn)行了如下調(diào)整，調(diào)整指標(biāo)如下：

入口亮度折減系數(shù)：原設(shè)計文件取值0.035，調(diào)整后取值0.029。

入口段設(shè)計亮度：原設(shè)計文件取值140 cd/m2，調(diào)整后取值87 cd/m2。

過渡段I設(shè)計亮度：原設(shè)計文件取值42 cd/m2，調(diào)整后取值26 cd/m2。

過渡段II設(shè)計亮度：原設(shè)計文件取值14 cd/m2，調(diào)整后取值8.7 cd/m2。

基本段設(shè)計亮度：原設(shè)計文件取值4.5 cd/m2，調(diào)整后取值2.9 cd/m2。

出口段設(shè)計亮度：原設(shè)計文件取值22.5 cd/m2，調(diào)整后取值14.5 cd/m2。

3.2 應(yīng)用節(jié)能設(shè)備

常吉高速公路短隧道數(shù)量多，燈具照明占很大比例，用電負(fù)荷較大，在建設(shè)期間考慮照明節(jié)能控制方案，才能保證隧道后期運營的經(jīng)濟(jì)性和社會效益。

3.2.1 節(jié)能控制裝置

由于燈具及設(shè)備用電負(fù)荷大，燈具用電量占主要，為了有效降低能耗，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，圍繞節(jié)能降耗的原則，提出了增加照明節(jié)能裝置。

篇6

關(guān)鍵詞：高速公路；特長隧道；機(jī)電系統(tǒng)；維護(hù)管理；

近年來，我國高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)安全事故頻頻發(fā)生，使高速公路管理部門不得不對隧道機(jī)電系統(tǒng)的維護(hù)管理工作引起足夠的重視。做好高速公路特長隧道機(jī)電維護(hù)管理工作，不僅能夠延長機(jī)電系統(tǒng)的使用壽命，同時還能夠保證隧道交通的安全暢通。

一、高速公路特長隧道的機(jī)電系統(tǒng)基本概述

高速公路特長隧道內(nèi)部的機(jī)電系統(tǒng)是保障隧道安全與穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素，該系統(tǒng)中包含了通風(fēng)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、消防檢測系統(tǒng)以及廣播系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)各有其功能性及作用，為使相關(guān)研究者對高速公路特長隧道的機(jī)電系統(tǒng)有一個清晰了解，筆者采用圖表的方式對隧道機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行了明確闡述：

機(jī)電系統(tǒng)名稱 通風(fēng)與照明控制系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng) 供配電系統(tǒng) 緊急電話與廣播系統(tǒng) 消防檢測系統(tǒng)

應(yīng)用與劃分 為道路使用者提供規(guī)范行車環(huán)境 閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)用于隧道交通狀態(tài)監(jiān)視；交通控制和誘導(dǎo)系統(tǒng)屬于外場控制設(shè)施 可劃分為照明、通風(fēng)、隧道監(jiān)控、火災(zāi)報警以及緊急電話等用電系統(tǒng) 緊急電話系統(tǒng)主要是在交通異常以及火災(zāi)情況下應(yīng)用；廣播系統(tǒng)則是在交通異常及火災(zāi)過程中應(yīng)用 利用系統(tǒng)內(nèi)部火災(zāi)探測器可對物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生的化學(xué)及物理變化進(jìn)行準(zhǔn)確檢測

功能 交通阻塞情況下見便于疏散，縮短疏散時間 前者用于確認(rèn)隧道中是否存在事故、阻塞以及火災(zāi)等異常及情況；后者用于排除隧道交通阻塞 其主要功能是在隧道正常運行或者應(yīng)急情況下文為隧道提供電源保障 緊急電話系統(tǒng)可為工作人員提供語音通信服務(wù)；廣播系統(tǒng)則可實現(xiàn)對交通或者火災(zāi)現(xiàn)場的組織管理 可以早期發(fā)生隧道交通運行過程中的災(zāi)情，對降低火災(zāi)損失，保障人們生命及財產(chǎn)安全

二、高速公路特長隧道機(jī)電系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

我國高速公路特長隧道機(jī)電系統(tǒng)還存在一定的不完善之處，機(jī)電系統(tǒng)的不完善主要是兩方面因素造成的，首先是受設(shè)計水平的制約，近年來我國高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計水平雖然在不斷提升，但仍存在多方面不足，在機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計人員并未對隧道機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行深入探究，缺乏創(chuàng)新想法，導(dǎo)致高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計缺乏技術(shù)性與創(chuàng)新性，無法滿足我國高速公路發(fā)展的多種要求。其次是高速公路隧道機(jī)電研究問題，我國雖然針對隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計制定了一部分隧道規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，為隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計提供了一定依據(jù)，但從目前運營單位實際反映來看，我國隧道規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步完善。此外我國在隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計過程中，隧道機(jī)電系統(tǒng)中所需要的多種硬軟件設(shè)備基本上是依靠進(jìn)口，例如火災(zāi)報警器、光端機(jī)、CO/VI、UPS、綜合數(shù)字繼電器等等，這些進(jìn)口設(shè)備造價較高，并且若國內(nèi)沒有這些設(shè)備的維修點，再寄回國外進(jìn)行維修，會產(chǎn)生大量的維修費用且維修時間較長，不具有經(jīng)濟(jì)性。

三、高速公路特長隧道機(jī)電維護(hù)管理策略研究

1.隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)的全過程管理

隧道機(jī)電系統(tǒng)包含了諸多子系統(tǒng)，并且每個系統(tǒng)的功能性也有所區(qū)分，要想達(dá)到隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)效果，就要對隧道機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行全過程維護(hù)管理，在維護(hù)管理中需要對機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行先天階段與后天階段管理，所謂的先天階段是指隧道機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計階段，做好隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計是做好隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)工作的基礎(chǔ)條件。后天階段管理則是指隧道機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用過程中的維護(hù)管理，在使用中需要對機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行定期檢修維護(hù)，若在檢修維護(hù)中發(fā)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)故障，應(yīng)及時采取相應(yīng)的解決措施，最大限度的降低機(jī)電系統(tǒng)故障對高速公路特長隧道機(jī)電運行的危害。

2.隧道機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備維護(hù)管理

在隧道機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)時要保證機(jī)電系統(tǒng)中具有關(guān)鍵數(shù)據(jù)，其內(nèi)部設(shè)備需要具備自我保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備在運行過程中發(fā)生故障時應(yīng)及時采取切實可行的措施，以此來保證隧道機(jī)電系統(tǒng)的連續(xù)性運行，以免系統(tǒng)運行中斷影響高速公路隧道交通安全，因此要對隧道機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行重點維護(hù)管理，它在一定程度上能夠決定機(jī)電隧道機(jī)電系統(tǒng)運行質(zhì)量?；跈C(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備在隧道機(jī)電系統(tǒng)中的重要性，相關(guān)維護(hù)管理人員應(yīng)全面保障內(nèi)部設(shè)備的穩(wěn)定與可靠運行，為了從根本上保證機(jī)電系統(tǒng)的不間斷電源供應(yīng)，應(yīng)派遣專業(yè)人員對機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行定期檢修維護(hù)，對于已經(jīng)出現(xiàn)老化跡象的設(shè)備應(yīng)及時更換。隧道機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備包括消防、監(jiān)控、通風(fēng)、救援、配電以及照明等設(shè)施，維護(hù)管理人員需對每個設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理，并針對機(jī)電設(shè)備制定巡檢細(xì)則，充分發(fā)揮機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理的作用。

3.對隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)人員的科學(xué)管理

機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)管理人員是決定隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)管理水平的關(guān)鍵，其是機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)管理工作的直接實施者與管理者，對隧道機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行科學(xué)管理，全面提高機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)管理人員的技術(shù)水平、管理水平與責(zé)任心，才能達(dá)到良好的機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)管理效果。那么要實現(xiàn)對維護(hù)管理人員的科學(xué)管理，首先應(yīng)對維護(hù)管理人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，定期派遣維護(hù)管理人員對各個機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)廠進(jìn)行相關(guān)課程培訓(xùn)，不斷提升維護(hù)管理人員的技術(shù)水平。其次要適當(dāng)鼓勵維護(hù)管理人員，充分調(diào)動維護(hù)管理人員的工作積極性，對于在維護(hù)管理工作表現(xiàn)較為優(yōu)秀者，可以給予一定的物質(zhì)與精神獎勵。

四、總結(jié)

隧道機(jī)電系統(tǒng)是支撐高速工程特長隧道安全與穩(wěn)定運行的重要因素，對隧道機(jī)電系統(tǒng)以及內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理，可以提高高速工程特長隧道機(jī)電系統(tǒng)運行的安全性能，是降低或者避免機(jī)電運行安全事故發(fā)生的必要舉措，對維護(hù)高速公路隧道整體的良好運行重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳建霖.淺談高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀及維護(hù)管理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，9（20）：192-193

[2]溫春新.淺談高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀及維護(hù)管理[J].百科論壇，2012，4（15）：377-378

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關(guān)鍵詞LED 照明 公路隧道 節(jié)能 調(diào)光

中圖分類號： U459.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

1 前言

交通運輸行業(yè)是國家確定的節(jié)能減排的重點行業(yè)之一，國務(wù)院明確要求加快建設(shè)以低碳排放為特征的交通運輸體系，發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型交通行業(yè)。作為交通領(lǐng)域節(jié)能減排重點，隧道節(jié)能備受社會關(guān)注。

以湖南省某3km長高速公路隧道為例，其照明總功率接近300kw，按照每天有一半左右的燈工作，電費按0.6元/度計算（實際電價還在不斷升高），每年的電費大約是80萬元，每天平均是2160元，如果將3km的隧道折算成多座中短隧道，例如換成10座300m的隧道，由于這些隧道主要都是加強(qiáng)照明，其照明總功率接近1400kw，按照每天有一半左右的燈工作，電費按0.6元/度計算，每年的電費大約是307萬元，每天平均是8400元，電費的支出將更是驚人。

隧道照明成了困擾公路運營單位的沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。而為節(jié)約隧道照明費用，減少電費支出，國內(nèi)部分隧道，特別是剛建成通車且車流量不大的高速公路隧道，出現(xiàn)了運營管理部門關(guān)閉部分隧道燈，或關(guān)閉一側(cè)燈光，甚至全部關(guān)閉的極端現(xiàn)象，嚴(yán)重影響安全行車。如何解決安全行車與節(jié)約能源之間的矛盾，達(dá)到“安全行車與高效節(jié)能的完美結(jié)合”，是擺在當(dāng)前隧道管理者、建設(shè)者、運營者面前一項急需解決的重大任務(wù)。

2 隧道照明光源

隧道照明中一般選用的光源主要有熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈和高壓汞燈以及新興的LED燈等。隧道常用光源性能對比如下表所示

從表格數(shù)據(jù)得出LED燈具有顯色性好，色溫高，壽命長，電源效率高，光效出眾的優(yōu)勢，可見LED燈具作為隧道燈具具備先天的優(yōu)勢。

3 隧道照明節(jié)能控制方式

3.1 隧道照明節(jié)能控制一般原理

隧道照明最根本的要求是:滿足司機(jī)視覺要求，滿足人眼適應(yīng)曲線。

隧道照明節(jié)能控制原理，即是在一定隧道條件下，不同運營工況及外部環(huán)境條件下最優(yōu)計算隧道照明需求并實時精確控制照明輸出的方法。這主要包含了兩個方面的內(nèi)容：一是，照明需求的最優(yōu)化計算；二是，實時精確的照明控制輸出。

“照明需求的最優(yōu)化計算”實際是要滿足規(guī)范的要求，是對現(xiàn)有規(guī)范的執(zhí)行。設(shè)計中以交通量、車速參數(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計參數(shù)一般考慮了遠(yuǎn)期的照明需求，目前也有采用分期實施的做法。

“實時精確的照明控制輸出”實際是理論與實際的有效結(jié)合，實現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、性價比高、控制精度高照明系統(tǒng)。

實時精確的照明控制輸出對于節(jié)能的一般原理，如下圖示(x 軸時間T，y 軸亮度需求L)。傳統(tǒng)的分級控制方式（曲線C1）照明亮度等級少，控制響應(yīng)及調(diào)整頻率低，造成能源浪費。動態(tài)調(diào)光方式整個照明控制輸出接滑曲線，可以快速響應(yīng)跟蹤照明需求曲線，可以得到最優(yōu)的控制效果并能夠達(dá)到節(jié)能的目的。

Q 照明計算需求曲線，C1 傳統(tǒng)分級照明供給控制曲線，C2 節(jié)能照明控制供給控制曲線

3.2 隧道照明節(jié)能控制方法

1) 傳統(tǒng)的回路分級節(jié)能控制

在隧道設(shè)計時，采用規(guī)范中的算法表計算所需的調(diào)光回路；屬于靜態(tài)控制，即只能按固定模式進(jìn)行控制，主要根據(jù)人工或者傳感器反饋的固定闕值來進(jìn)行判斷。

具體做法分為兩個部分，一部分是對于隧道口部照明的控制，根據(jù)室外亮度檢測裝置，對隧道口部加強(qiáng)照明燈具經(jīng)行部分關(guān)閉，來降低隧道口部的亮度。

另一部分就是隧道基本照明燈具根據(jù)隧道的運營時段需要（白天、夜間、午夜）對基本照明燈具進(jìn)行批量的關(guān)閉，以實現(xiàn)對亮度的控制。

2）智能化的亮度精確節(jié)能控制

在隧道設(shè)計時，按最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算；屬于動態(tài)控制，即能根據(jù)隧道的實時狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的精確亮度控制輸出，控制范圍從10%-100%，涵蓋了任何參數(shù)的影響范圍（各類參數(shù)的細(xì)小變化都能直接反應(yīng)到控制結(jié)果上），并且能與其它機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動控制（如消防系統(tǒng)聯(lián)動應(yīng)急照明）。

亮度節(jié)能控制方法現(xiàn)在主要有兩種控制模式：

分級調(diào)光LED控制系統(tǒng)

無級調(diào)光LED控制系統(tǒng)

在亮度控制方法上建議采取無級調(diào)光方式，相比分級調(diào)光，無級調(diào)光在精確度上更高，更能滿足環(huán)境參數(shù)變化范圍大的隧道，節(jié)能優(yōu)勢更顯著，控制方式更合理。

3.3．回路控制方式與智能化控制方式的對比

傳統(tǒng)的回路控制方式之所以沒有智能化的亮度控制方式節(jié)能、安全、高效，是因為：

a．洞外亮度指標(biāo)固化，對適應(yīng)季節(jié)、時間段變化方面不夠靈活。

隧道加強(qiáng)照明標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)隧道洞外亮度乘以一個系數(shù)得來的。以80km/h的雙車道單向交通為例，若設(shè)計交通量大于等于2400輛/h時，其入口段的亮度折減系數(shù)為0.035。下圖為不同的洞外亮度情況下加強(qiáng)照明能耗相對百分比，以4000 cd/為100%。從圖中可以看出，洞外亮度對隧道能耗影響相當(dāng)大。這也給節(jié)能帶來了相當(dāng)大的空間。雖然在設(shè)計隧道照明時，我們要求按照夏天中午時的最大洞外亮度進(jìn)行計算，并考慮到足夠的冗余，以確保運營期間的每一天且燈具的亮度衰減到額定值的下限時，洞內(nèi)照明強(qiáng)度依舊能夠滿足規(guī)范要求。但在實際運營期間，洞外亮度會隨著天氣、季節(jié)和時辰的不同而每時每刻都在變化，而且肯定不是一個固定數(shù)值，相關(guān)參數(shù)、要求也對應(yīng)的在變換。

從上圖我們也可以看出晴天分級調(diào)光系統(tǒng)與LED無級調(diào)光系統(tǒng)的調(diào)光功率、能耗對比。圖中曲線上部的面積即為浪費的電能，它是實際需求能耗的三倍以上。即使是應(yīng)用傳統(tǒng)四級調(diào)光系統(tǒng)的LED燈，其晴天的能耗也是實際需求的2倍。

夜晚加強(qiáng)段的過度照明

對于東西走向的隧道而言，若入口位于隧道的東側(cè)，則上午陽光照射到東面，使洞口亮度較高。午后東面山體轉(zhuǎn)為陰暗面，洞外亮度急劇下降，這使得入口段加強(qiáng)照明的強(qiáng)度較上午又大幅減小。采用亮度智能無級控制后，洞內(nèi)照明就會順應(yīng)下圖的這種變化，其LED功耗夏至晴天照明能耗僅為鈉燈的18%，冬至?xí)r僅為12%，節(jié)能高達(dá)80%以上。

b．設(shè)計維護(hù)系數(shù)和冗余所產(chǎn)生的電能浪費

通常在設(shè)計燈具功率時，必須考慮一定的維護(hù)系數(shù)，以確保運營過程中當(dāng)光源亮度衰減和燈具受到污染而使亮度下降30%以上時，其照明強(qiáng)度依舊能夠滿足規(guī)范要求。在《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》中，維護(hù)系數(shù)取0.7。如某一隧道基本照明選用100W的燈具亮度剛好滿足規(guī)范要求，則在實際設(shè)計時必須選用功率大于143W的燈具。即使這樣，也還是會有風(fēng)險，因為倘若光源光效稍微差一點，就有可能造成運營一段時間后亮度低于規(guī)范要求。因此為了確保隧道照明始終能夠滿足規(guī)范要求，通常設(shè)計時還需要考慮一定的設(shè)計冗余。一般在1.2倍左右。上面100W剛好滿足的燈實際的設(shè)計功率應(yīng)在170W左右才符合要求。在實際運營期間，如果單側(cè)開燈，則亮度不夠，如果雙側(cè)開燈，則過度照明現(xiàn)象嚴(yán)重，這是恒定亮度燈具的一大弊端。

夜晚的過度照明

如果采用LED亮度無級控制，即可有效地防止由于設(shè)計維護(hù)系數(shù)和冗余所產(chǎn)生的電能浪費現(xiàn)象。

c．隧道照明的分時、分路控制造成頻閃效應(yīng)的再次出現(xiàn)，嚴(yán)重影響安全

在設(shè)計隧道照明方案時，要考慮到人的明適應(yīng)和暗適應(yīng)因素，重視過渡空間和過渡照明的設(shè)計，避免頻閃效應(yīng)。但在實際隧道的設(shè)計中，隧道照明多采用分時、分路控制。在運營過程中，為節(jié)約能源或降低晚間的照明，往往會關(guān)閉部分照明，使得頻閃效應(yīng)再次出現(xiàn)，對行車的安全造成了威脅。

LED亮度智能無級控制系統(tǒng)采用的是無級智能單路控制，無須分路控制，且全天候總體照度調(diào)節(jié)，可根本上解決頻閃效應(yīng)的再次出現(xiàn)，實現(xiàn)減排的目的。

分路控制造成的照明不足和頻閃影響行車安全

d．隧道照明燈具的質(zhì)保期過短、更換頻繁、日常維護(hù)費用高昂

熒光燈應(yīng)用于隧道照明中，雖然新購燈具的費用相對較低，但一般情況下需隔年更換一次，最長也不過三年。有的隧道即使采用了LED燈具，因其全天候的滿負(fù)荷（100%功率）工作，光衰較為明顯、導(dǎo)致其不得不提前更換，且目前國內(nèi)廠家的質(zhì)保期多為18-24個月。燈具的頻繁更換與當(dāng)今節(jié)能低碳的主題不符。

LED亮度智能無級控制系統(tǒng)因是根據(jù)洞外亮度采用無級調(diào)光控制，60-80%的照明時間的功率僅為滿負(fù)荷的40-50%，可大大延長發(fā)光體壽命，延遲光衰。故系統(tǒng)質(zhì)保期為5年完全可以實現(xiàn)。

e、傳統(tǒng)分級照明控制系統(tǒng)與智能無級調(diào)光照明控制系統(tǒng)對比表

4 智能無極調(diào)光控制方式更利于節(jié)能

智能無級調(diào)光控制系統(tǒng)較普通分級控制系統(tǒng)控制方式靈活，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，全程自動控制，節(jié)能性能卓越。智能無級調(diào)光控制系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

(1)由于隧道照明系統(tǒng)的加強(qiáng)照明功率能夠根據(jù)洞外亮度實時調(diào)整，因此一年中只有夏天的中午燈具才接近滿功率工作，大多數(shù)時間均在10%-60%的功率下工作，而基本照明的設(shè)計冗余留到遠(yuǎn)期再用，近期的工作功率也低于燈具的額定功率。這使得燈具和電源的長期工作溫度非常低，不僅可大幅減少LED的光衰，還延長LED和電源的壽命。

(2)下半夜功率可同步減半，燈具配光特性保持不變，避免了關(guān)燈過多所產(chǎn)生的危及行車安全的頻閃效應(yīng)。

(3)系統(tǒng)設(shè)計簡單、可靠，只須2個控制回路，一個基本照明回路和一個加強(qiáng)照明回路。且為保障安全，控制與供電系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上分離，互不影響，當(dāng)控制系統(tǒng)失效時，有5種冗余方案可供應(yīng)急使用；最差的情況下，當(dāng)控制系統(tǒng)整體癱瘓失靈，所有的照明設(shè)備將滿功率工作，不會使隧道處于黑暗之中。

(4)當(dāng)隧道未達(dá)到設(shè)計車流量時，可依據(jù)規(guī)范對洞內(nèi)照明強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)折減，折減量可根據(jù)需要任意設(shè)定，以確保在滿足規(guī)范的前提下最大限度地節(jié)約電能，避免過度照明，使系統(tǒng)真正實現(xiàn)了設(shè)計師所追求的按需照明的設(shè)計理念。

(5)聯(lián)動性強(qiáng)，可與其它子系統(tǒng)兼容并聯(lián)動，完全達(dá)到建設(shè)機(jī)電一體化綜合控制平臺的要求。

(6)完全智能化的控制機(jī)制，可自適應(yīng)調(diào)整控制方案，無需人工干預(yù)，可遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)控，減少人工，提高管理效率。

隧道照明能耗浪費巨大，絕非照明設(shè)計的不合理。相反，隧道照明設(shè)計絕大多數(shù)都是合理的。歸納起來，電能浪費的根本原因在于：現(xiàn)有控制節(jié)能方式無法適應(yīng)洞外亮度變化，光源光衰較大導(dǎo)致維護(hù)系數(shù)取值較低，傳統(tǒng)及大部分LED燈具亮度無法控制使之不能實現(xiàn)按需照明以及精確的控制。因此，在公路隧道照明領(lǐng)域，采用亮度可控的燈具以及精確的控制方法是消除過度照明的最佳途徑。

LED亮度智能無級控制系統(tǒng)應(yīng)用于公路隧道照明，既可起到安全通行的目的，又可起到節(jié)能降耗的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). JTJ 026.1―1999 《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》

篇8

【關(guān)鍵詞】公路隧道 供配電系統(tǒng) 設(shè)計

高速公路隧道供配電系統(tǒng)是高速公路安全運行的基礎(chǔ)保障。現(xiàn)今高速公路工程建設(shè)不斷向山嶺高原地區(qū)擴(kuò)展，其中隧道的建設(shè)比重也在不斷加大，從而對公路隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計提出了更加嚴(yán)格的要求。面對越來越重要的隧道供配電系統(tǒng)設(shè)計工作，其中存在的各種問題也變的突出并需要通過及時合理的措施加以解決。

1 變壓器容量選擇問題

公路隧道供配電的相關(guān)設(shè)計中，選擇變壓器容量的方法，通常是把隧道變電所中計算負(fù)荷的總值平均分成兩部分，使用相同容量的兩臺變壓器各自承擔(dān)一部分負(fù)荷。當(dāng)出現(xiàn)一架變壓器發(fā)生故障或者外電失電情況發(fā)生時，另一架將承擔(dān)全部電力負(fù)荷。這種通常的選擇方式存在兩點缺陷：

第一，隧道用電設(shè)備重要集中在通風(fēng)和照明設(shè)備上。通風(fēng)設(shè)備方面，其設(shè)計一般都是依照一次設(shè)計分階段施行的方式進(jìn)行。在交通量低的時期，通風(fēng)設(shè)備需要的電力負(fù)荷也相對較低，但是隨著交通量的積累增加，通風(fēng)所用的電力負(fù)荷也相對增長。交通量高低所需要的通風(fēng)電力可能造成數(shù)千瓦的差值。因此，在交通量低的時期選擇適用于高交通量階段的變壓器會形成資源浪費。

第二，每臺變壓器都需要具有應(yīng)對緊急情況，在必要條件下具有承擔(dān)全部電力的能力，這就要求變壓器選取中，需要根據(jù)總計算電力負(fù)荷進(jìn)行選取。正常狀態(tài)下的變壓器的承載概率是50%甚至更少，因此在緊急狀況的運行中易導(dǎo)致低運行效率和高損耗的出現(xiàn)。

針對上述缺陷，可以選擇交通量低的階段的電力負(fù)荷作為參考首先使用低負(fù)荷的變壓器，并采取逐步添置變壓器的方法或者在一定階段后調(diào)換大容量變壓器，來適應(yīng)交通量增加帶來的高負(fù)荷供電需求。變壓器選擇需滿足容量可承載全部一級電力負(fù)荷和一部分二級電力負(fù)荷，以及變壓器額負(fù)載率保證在0.6到0.8之間這兩個條件。這樣的選擇方式，可以保證正常狀態(tài)下，每架變壓器的效率均達(dá)90%以上，并且在緊急狀態(tài)中，可以運用干式變壓器具有的短時過載功能，切實保證供電，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全的目的。

2 變壓器保護(hù)裝置

現(xiàn)今在高速公路隧道供配電設(shè)計進(jìn)程中，多采用斷路器對變壓器進(jìn)行保護(hù)工作，而對于負(fù)荷開關(guān)加熔器的使用則相對較少。設(shè)計人員多認(rèn)為斷路器的保護(hù)效果好于負(fù)荷開關(guān)加熔器，實則在供配電機(jī)制中，經(jīng)常會出現(xiàn)利用開關(guān)切換電力負(fù)荷的情況，而電力短路的現(xiàn)象是較少出現(xiàn)的。斷路器根據(jù)較少出現(xiàn)的短路電流而設(shè)計，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高等特點。而負(fù)荷開關(guān)加熔器的運行機(jī)制則是分離控制功能和保護(hù)功能，負(fù)荷開關(guān)可以進(jìn)行對頻發(fā)的負(fù)荷功能的切換，熔斷器則進(jìn)行不常出現(xiàn)的短路保護(hù)。斷路器裝置上由于存在繼電保護(hù)，算上燃弧和啟動時間，通常一次開斷所用時間在60毫秒以上，相比之下，限流熔斷器擁有速斷功能，切除故障只需要10毫秒甚至更短的時間，進(jìn)而能夠更加高效地保護(hù)變壓器。

此外，對于變壓器的保護(hù)裝置，在選取上也不能采取一成不變的模式，不同的保護(hù)裝置會起到各不相同的保護(hù)功用，需要依據(jù)實地相關(guān)章程，結(jié)合實地情況，進(jìn)行具有一定針對性的選取工作。根據(jù)萬伏供電機(jī)制的設(shè)計章程，當(dāng)變壓器的容量小于等于500千伏安的時候，選擇高壓熔斷器進(jìn)行保護(hù)；當(dāng)電壓器的容量大于500千伏安的時候，應(yīng)該高壓斷路器進(jìn)行保護(hù)。

3 應(yīng)急電源配置工作

公路隧道中需要安裝應(yīng)急電源，以防止在突發(fā)事故的情況下保障照明、監(jiān)控等應(yīng)急措施得以正常運轉(zhuǎn)。公路隧道的照明監(jiān)控設(shè)備在緊急情況下會發(fā)揮重要作用，需要保證應(yīng)急電源供應(yīng)的穩(wěn)定充足，因此，在應(yīng)急電源的選取方面需要對諸多元素進(jìn)行考慮。應(yīng)急電源的選取工作需要依據(jù)應(yīng)急狀況下的電力負(fù)荷情況、持續(xù)時間、電源特點等各種因素進(jìn)行綜合參考，從而確保安全、經(jīng)濟(jì)、合理。

應(yīng)急電源的種類不同，在實際的設(shè)計安裝中，只選取一種可能無法滿足應(yīng)急需求，并且難以保證安全穩(wěn)定。一般情況下，在公路隧道特別是事故會造成較大程度危害的高速公路隧道方面，需要選取兩種以上的應(yīng)急電源作為組合式電源進(jìn)行應(yīng)急操作。當(dāng)應(yīng)急電源是源自電網(wǎng)的獨立式電源時，供電需要從外路引入獨立電源，獨立電源數(shù)量為兩路，保證一路出現(xiàn)問題，另一路可以保持供電。這樣可以保持供電容量的穩(wěn)定和供電時間的延長。

4 失壓脫扣裝置的選取

公路隧道供配電的設(shè)計中，一些設(shè)計工作人員選擇低壓斷路器方面的失壓脫扣裝置，為了在室內(nèi)停止供電的狀況下，將不重要的電力負(fù)荷關(guān)閉，從而確保重要的電力負(fù)荷可以得到應(yīng)急電源的正常電力供應(yīng)。但是，當(dāng)市內(nèi)電力恢復(fù)正常是，如果隧道供配電機(jī)制中沒有設(shè)置自動設(shè)備，那么需要人工進(jìn)行合閘，為送電工作造成不變。此外，失壓脫扣裝置長時間通電會造成電力浪費，而且在夜間，電網(wǎng)電壓的升高以及空氣潮濕的原因，會加大失壓脫扣燒損的概率。針對這種狀況，出線斷路器在低壓配電系統(tǒng)中不使用失壓脫扣裝置，改成分母線分別配置重要電力和非重要電力。這樣，在失去市內(nèi)電力供應(yīng)的狀況下，切斷非重要電力母線上的斷路器，應(yīng)急電源得以集中對重要電力母線上的裝置進(jìn)行供電。

5 結(jié)束語

高速公路隧道供配電系統(tǒng)對高速公路隧道的正常運行和安全保障起著重要作用。在高速公路隧道的建設(shè)工程中，需要充分考慮供配電系統(tǒng)的重要作用，針對各種實例進(jìn)行問題情況的分析總結(jié)，并結(jié)合實地情況制定適宜的措施方法進(jìn)行設(shè)計工作，保證隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計符合規(guī)范要求和實地情況，根據(jù)施工工程的實際情況進(jìn)行設(shè)備材料的選取，從而保證高速公路隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計具有安全、經(jīng)濟(jì)、合理的保證，保障施工的正常運作和隧道在安全穩(wěn)定的狀況下使用。

參考文獻(xiàn)

[1]高遠(yuǎn)望，馮杰.隧道供配電及照明體統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用探索[J].電力設(shè)備，2013（08）.

[2]黃利華.論變壓器電能損耗及節(jié)能措施[J].銅業(yè)工程，2013（12）.

[3]譚迪.中亞電能傳輸系統(tǒng)用于高速公路供配電工程[J].電氣時代，2011（15）.

篇9

【關(guān)鍵詞】公路 長大隧道 通風(fēng)技術(shù)

中圖分類號：X734 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、前言

隨著我國高等級公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展 ,山嶺重丘區(qū)的高等級公路 ,越來越多以隧道的形式穿越高山峻嶺 ,其中不但有中、短隧道 ,更有長隧道、特長隧道、隧道群及技術(shù)含量較高的連體隧道等。就目前情況看 ,公路隧道的施工更多地是采用新奧法進(jìn)行的 ,開挖基本上仍然采用鉆爆的方法 ,出渣多采用無軌運輸。在隧道施工中 ,對短隧道來講 ,通常采用自然通風(fēng)就可以解決洞內(nèi)施工環(huán)境問題 ,而對中長隧道 ,特別是特長隧道 ,施工通風(fēng)就是一項必須著重解決的難題。

二、公路隧道通風(fēng)設(shè)計中應(yīng)重視的問題

1、交通量預(yù)測

交通量的大小是確定道路是否需要建設(shè)以及建成什么等級的控制因素。交通量的確定應(yīng)該是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推導(dǎo)過程。但由于主觀或客觀原因往往造成交通量預(yù)測不準(zhǔn)確。一方面，在工程可行性研究階段，為了工程立項，往往夸大交通量，導(dǎo)致通風(fēng)土建、設(shè)備、運營費用的浪費。另一方面，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，由于近些年經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，也出現(xiàn)了交通量的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了原先的預(yù)測，導(dǎo)致通風(fēng)設(shè)備不夠或通風(fēng)方式已不適宜。

2、交通量與行車速度的關(guān)系

《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》[1] 規(guī)定設(shè)計交通量為混合車高峰小時交通量，計算行車速度為洞內(nèi)線形行車速度。在很多隧道的通風(fēng)計算中，就直接按給出的交通量和行車速度取值，實際上這種做法是不對的。根據(jù)交通工程學(xué)有關(guān)知識，車流密度、交通量和實際行車速度有一個對應(yīng)關(guān)系：當(dāng)車流密度與交通量較小時，車速可以達(dá)到最大值，即洞內(nèi)線形行車速度；當(dāng)車流密度、交通量逐漸增大，車速就隨之逐漸減小，直至達(dá)到一個合理速度，這時交通量最大；當(dāng)車流密度繼續(xù)增大，交通量反而減小，車速也減小，直至形成阻塞。因此在通風(fēng)計算中必須根據(jù)交通量科學(xué)地計算實際行車車速。因此，在通風(fēng)計算中，前期車速可以取到80 km/h，后期車速只能取到60 km/h。

3、稀釋空氣中異味的需風(fēng)量計算

稀釋空氣中的異味是從提高行車舒適性角度考慮的。《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》[1]規(guī)定：隧道空間不間斷換氣頻率，不宜低于每小時5次；交通量較小或特長隧道，可采用每小時3~4次。

另外，在較長的下坡隧道需風(fēng)量計算中，往往稀釋空氣中異味的需風(fēng)量最大。例如滬蓉國道主干線宜昌至恩施高速公路龍?zhí)端淼烙揖€，遠(yuǎn)期車速60 km/h時稀釋CO的需風(fēng)量為277.5 m³/s、稀釋煙霧的需風(fēng)量為319.5 m³m3/s、火災(zāi)工況下的需風(fēng)量為173.8 m³/s，而換氣頻率每小時取4次時需風(fēng)量達(dá)到590.9m³/s，如果將稀釋空氣中異味的需風(fēng)量作為控制需風(fēng)量，就會大大增加通風(fēng)工程費用。

還應(yīng)該注意的問題是，稀釋空氣中異味的需風(fēng)量計算只與隧道長度、截面面積相關(guān)，與交通量的大小無關(guān)。如果將稀釋空氣中異味的需風(fēng)量作為控制需風(fēng)量，那么不管交通量怎樣變化，控制需風(fēng)量是一樣的，這就意味著隧道內(nèi)的機(jī)械通風(fēng)設(shè)備要滿負(fù)荷不停運轉(zhuǎn)下去。這明顯不合理。

三、 火災(zāi)通風(fēng)計算應(yīng)該考慮的內(nèi)容

1、必須滿足火災(zāi)發(fā)生時的通風(fēng)需求

由于隧道火災(zāi)的隨機(jī)性，通常很難提前預(yù)防。加之隧道環(huán)境封閉，滅火救災(zāi)困難，一旦發(fā)生火災(zāi)，損失巨大。可以肯定地說，防火救災(zāi)是目前公路隧道通風(fēng)的難點，而且是今后很長時間內(nèi)需要研究的課題。因而，在研究通風(fēng)方案時，對于隧道防火區(qū)段的劃分、橫通道的設(shè)置、橫通道的開啟與關(guān)閉、煙流排出的路徑與速度、逃生通道的空氣補(bǔ)給、避難洞的新風(fēng)需求、隔溫安全段的長度和降溫措施、送排風(fēng)口的間距和面積、火災(zāi)時的風(fēng)機(jī)控制、部分風(fēng)機(jī)損壞時的風(fēng)機(jī)調(diào)配等，都要逐一詳細(xì)研究。而對這些問題研究，在通風(fēng)設(shè)計的初期，往往考慮不夠，正確的做法應(yīng)該是分階段分層次進(jìn)行，將隧道的正常通風(fēng)以及安全等級、防災(zāi)救災(zāi)預(yù)案的制定綜合考慮，逐步深入。

2、通風(fēng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究

特長隧道多采用豎井送排式分段縱向通風(fēng)。其中豎井的結(jié)構(gòu)構(gòu)造近幾年已形成了一個相對固定的模式，但通風(fēng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，特別是缺少細(xì)部優(yōu)化。事實上豎井縱向位置、豎井與隧道正洞相對關(guān)系、送排風(fēng)口間距、豎井與隧道正洞的連接形式、導(dǎo)流葉片的形狀尺寸、豎井?dāng)嗝?、上下?lián)絡(luò)風(fēng)道形狀尺寸、軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)出口聯(lián)絡(luò)通道形狀尺寸、軸流風(fēng)機(jī)組合形式、送排風(fēng)塔組合形式等等，不但很值得研究，而且有很大的效益可挖。文獻(xiàn)[5]、[6]在這方面做了有益的嘗試，取得了一些成果。

四、黃竹山隧道工程概況：

黃竹山隧道位于京臺高速公路寧德市境內(nèi)，與福州境交接。

A5合同段起于古田縣絆洋鄉(xiāng)淮溪村，起點樁號YK91+100，路線穿淮溪隧道(長2976.5米)至上黨村，穿黃竹山隧道(長8649.55米，其中寧德市境4403.06米，福州市境4246.5米)，路線終點位于寧德、福州市交界處的黃竹山隧道內(nèi)，終點樁號K98+793.731，與福州市境A1合同段相接，其中通風(fēng)斜井位于福州市境A1合同段。我部負(fù)責(zé)施工的寧德段須獨頭掘進(jìn)4403.06米，無斜井，最大通風(fēng)距離4.4Km，通風(fēng)難度較大。

主要設(shè)計參數(shù)

黃竹山隧道進(jìn)口段4403.05m、單向掘進(jìn)；具體的參數(shù)詳見表1.

表1 隧道施工主要參數(shù)表

1、通風(fēng)參數(shù)計算和通風(fēng)機(jī)選擇

（1）通風(fēng)量計算

作業(yè)機(jī)械消耗風(fēng)量。運渣車運營通風(fēng)交通量，如下：

N =2×(S1／V1)／TZ +1 (1)

其中，N 為運渣車輛臺數(shù)，輛；S1為隧道掘進(jìn)長度，km；V1為車輛洞內(nèi)行走速度，km／h；TZ為裝渣時間，min。運渣車輛功率為200 kW，每1 kW 配3 m³／min風(fēng)量。Q =P×N × W =2 940m³／min?？紤]內(nèi)燃機(jī)械施工時間的差異及車輛使用年限等因素，修正系數(shù)取1．1。

2 940×1．1=3 234 m³／min。

洞內(nèi)風(fēng)速：3 234／60／106=0．51 m／s>0．15 m／S(排塵風(fēng)速)。當(dāng)開挖長度為2 700m～3 200m時，需通風(fēng)量為3 234m³／min。

（2）最小風(fēng)速確定風(fēng)量

Q=60×V 最小×S最大：60×0．15×120=1 080 m³／min(2)

（3）同時在洞內(nèi)作業(yè)最多人數(shù)

開挖+襯砌十找平層及邊墻基礎(chǔ)+底板施工+電纜槽=40+50+15+20+20=145人。

Q =k×m× q=1．1×3×145=478 m³／min。

（4）阻力計算

對最大輸送距離進(jìn)行風(fēng)阻計算：

SD-N010風(fēng)機(jī)：h摩(1．5 rn)=314．5 Pa，

h局(1．5 m)=29．6 Pa；

SD-1250風(fēng)機(jī)：h摩(1．8 In)=329．2 Pa，

h局(1。8 ITI)=44．6 Pa。

總風(fēng)阻值分別為：h總(1．5 m)=314．5+29．6：344．1 Pa，

h總(1．8 m)=329．2+44．6=373．8 Pa。滿足風(fēng)機(jī)風(fēng)阻要求。

2、通風(fēng)設(shè)備及動力

根據(jù)計算結(jié)果，出口配置SDF-1250，SD-N010各1臺；進(jìn)口因輸送距離長、多個襯砌臺車作業(yè)，漏風(fēng)率難以控制，因此2 850 m～3 200 m時采用2臺SDF-1250風(fēng)機(jī)同時工作，如該段漏風(fēng)率控制在20％以下，可減少1臺。

五、通風(fēng)方案設(shè)計

1、進(jìn)、出口通風(fēng)設(shè)計

當(dāng)開挖長度小于650 1TI時采用SD-NOIO風(fēng)機(jī)同時高速運轉(zhuǎn)。當(dāng)開挖長度在650 m～2 100 m之間時采用SIGN1250風(fēng)機(jī)同時低速、高速運轉(zhuǎn)。當(dāng)開挖長度在2 100 m～2 850 m之間時采用SD-N010，SD-N1250風(fēng)機(jī)同時高速運轉(zhuǎn)。當(dāng)開挖長度在2 850 m～ 3 200 rn之間時采用2臺SD-N1250風(fēng)機(jī)高、低速同時運轉(zhuǎn)。

2、通風(fēng)方式修改

以上通風(fēng)方案進(jìn)口開挖長度在1 300 m～1 500m之間時通風(fēng)效果較差。因此進(jìn)口開挖長度在1 500 m～2 100 m之間時通風(fēng)方式適當(dāng)調(diào)整：采用混合式通風(fēng)，SD-N1250風(fēng)機(jī)往洞外抽，SD_N01O風(fēng)機(jī)往洞掌子面供風(fēng)，兩風(fēng)機(jī)間距離錯開60 rn，以加快空氣循環(huán)速度、減少漏風(fēng)率。風(fēng)機(jī)及配套供電變壓器隨綜合洞室開挖往前移動，通過方案調(diào)整較好解決該段通風(fēng)問題。

結(jié)論

公路隧道通風(fēng)是長大公路隧道建設(shè)中必須認(rèn)真研究和解決的重要問題。本文提出通風(fēng)設(shè)計中存在的一些問題，并探討了解決這些問題的基本思路，旨在引起同行們的重視，加強(qiáng)公路隧道通風(fēng)基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的研究，使我國公路隧道的通風(fēng)設(shè)計工作更為完善。

【參考文獻(xiàn)】

篇10

關(guān)鍵詞：隧道路段；燈光照明；照明控制；

中圖分類號：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1 引言

白天，當(dāng)汽車接近隧道時，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，是一個黑洞（長隧道）或一個黑框（短隧道），導(dǎo)致駕駛員減緩行車速度，這種現(xiàn)象被稱為“黑洞效應(yīng)”，也稱為暗適應(yīng)；出洞時剛好相反，白天在隧道出口因外部亮度很高，駛出隧道時亮度迅速由弱變強(qiáng)，視覺上會出現(xiàn)眩光而倍感不適，也會影響駕駛員的行駛，被稱為“白洞效應(yīng)”，也稱為明適應(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)的時間差異較大，駕駛員駕駛車輛從一個亮度很大的視場突然進(jìn)入一個暗視場中，視覺的暗適應(yīng)時間一般需要5～10分鐘，完全適應(yīng)則需要30分鐘，特別是在剛開始的數(shù)十秒內(nèi)，駕駛員幾乎不能視認(rèn)視場中的有關(guān)障礙物，這對隧道入口區(qū)的行車安全影響很大。出隧道時，是從一個暗環(huán)境進(jìn)入一個高亮度的視場，這種光適應(yīng)時間較短，一般只需要數(shù)秒，最長不過一分鐘，給駕駛造成的視覺障礙相對較輕。因此，影響最大的為進(jìn)入隧道的視覺暗適應(yīng)。以上幾種現(xiàn)象無疑會增加駕駛員的心理負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生緊張、恐懼心理，影響行車安全。因此急須針對隧道路段駕駛員行駛時視覺變化進(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，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舒適。即在接近隧道段、隧道進(jìn)洞口段、過渡段、隧道內(nèi)部正常段、隧道出洞口段通過設(shè)置不同的亮度，給駕駛員逐漸適應(yīng)的過程，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)計長度由車速而定，是為了給駕駛員從正常路段駛?cè)胨淼肋m應(yīng)的長度和時間，一般取100米。駕駛員在接近隧道的這個區(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適應(yīng)的長度為L20的計算方法，其長度等于從汽車前懸至洞口的距離，通常也叫做停車距離，如圖4-3所示。這種方法是通過綜合考慮外界環(huán)境亮度和天空亮度及道路條件所建立的20°視覺椎體所確定的長度。這段亮度也是由外界環(huán)境的亮度決定的，白天通常可在3000cd/m2～6000cd/m2。其亮度將會影響隧道進(jìn)洞口段、過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)植樹也是比較經(jīng)濟(jì)的措施，越靠近洞口處植樹越密，樹冠也要大些，最好使之遮住自然光。

圖1 隧道入口20°視覺椎體

（2）隧道進(jìn)洞口段

這個區(qū)域也稱為加強(qiáng)段，其長度和停車距離相等。這個區(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)，必須能夠順勢過渡到外部亮度。在這個區(qū)域末端，所提供的照明亮度應(yīng)能逐漸減少到開始的40%。這個區(qū)域駕駛員視覺所需亮度適應(yīng)長度用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，其長度至少等于駕駛員的安全剎車距離，對車速為80km/h的車輛其值取140米。開始亮度相對較高，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建造遮陽棚來達(dá)到目的。遮陽棚的結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理設(shè)計,可以控制自然光到達(dá)路面的多少從而得到合適的亮度,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）過渡區(qū)

在過渡區(qū)，亮度能逐漸降低到隧道內(nèi)部所要求的亮度。這個區(qū)域駕駛員視覺所需亮度適應(yīng)長度用Ltr表示，如圖3所示。其亮度應(yīng)按梯度不超過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。國內(nèi)一些照明設(shè)計項目還將過渡區(qū)按設(shè)計車速分成三段，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)計項目對200米以上的隧道過渡段長度采用40米，其亮度為2.5 cd/m2。

（4）隧道內(nèi)部正常路段

這個路段位于過渡區(qū)和隧道出洞口之間，經(jīng)常是隧道路段最長的區(qū)域，所需照明亮度與車速和交通密度有關(guān)。內(nèi)部段的照明無需任何變化,只要提供均一的稍高于普通開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,需要相對較高的亮度主要是因為在隧道內(nèi)由于污染的影響降低了能見度，這個區(qū)域駕駛員視覺所需亮度適應(yīng)長度用Lin表示，如圖4-5所示。在這一段，駕駛員已適應(yīng)隧道明暗變化的過程開始進(jìn)入穩(wěn)定行車階段。一般車速80km/h時的亮度為4.5 cd/m2，當(dāng)車流量大時可適當(dāng)提高，當(dāng)隧道內(nèi)部的距離較長時可適當(dāng)降低一些亮度以節(jié)省能源消耗。

（5）隧道出洞口

在這個區(qū)域，駕駛員的視覺主要受白天隧道外部光照強(qiáng)度影響。駕駛員視覺所需亮度適應(yīng)長度用Lex表示，如圖3所示，其長度約50~60米左右，亮度可提高到隧道內(nèi)部的5倍或為外界亮度的1/10，由于人眼從暗向明視覺的調(diào)節(jié)速度極快，隧道出口并不需為視覺適應(yīng)增設(shè)照明，但是,為使駕駛員在明亮出口的視覺背景下可清晰看見前面大車陰影中的小車,以及離開出口時有良好的后向視覺,或為應(yīng)急時和維護(hù)時可雙向運行,可以使出口的照明和入口照明保持對稱布置。

圖3隧道內(nèi)部亮度變化

由此可見，隧道路段各個區(qū)域所需的燈光強(qiáng)度不僅需要隨著駕駛員視覺的逐漸適應(yīng)能力而改變，而且受車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，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，國內(nèi)很多公路隧道在設(shè)計時是按照規(guī)范設(shè)計，隧道進(jìn)口處布置很多照明設(shè)備，而運營時燈具很少全部開啟，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于強(qiáng)烈（例如長隧道內(nèi)部）。因此，應(yīng)通過運用由應(yīng)用計算機(jī)、燈路負(fù)載控制器和光度計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

通過結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)研究成果，分析了長大隧道路段駕駛員生理變化行為，提出了長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題。

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