公路隧道照明节能技术课件

1、公路隧道照明节能技术浙江省公路管理局一、实施背景二、主要技术措施三、结语一、实施背景 近年来，随着我省公路建设规模的持续扩大，公路标准的不断提高，加之我省平原丘陵的地貌特征，公路隧道数量逐年增多。截止2008年底，全省总计公路隧道1039道、594公里，位居全国首位。随之而来的公路营运成本也日益提高，尤其是隧道电费投入。据不完全统计，目前全省有照明设施的隧道约600道、500余公里，每年仅电费投入就需1.5亿元。 随着全球能源危机及全球环境保护浪潮的兴起，保护环境，节约能源成为全人类的共识。1991年，美国环保署首先提出了绿色照明工程（Green Lighting Program）的概念，它的

2、目标是提高照明效率，减少照明用电量。我国在1996年，启动了“绿色照明工程” ，至今已经十多年 。因此，在当前举国上下厉行节能减排的大气候下，公路隧道照明节能技术的提出，是公路行业节能减排的有效举措，也是打造“生态型”公路的重要内容。 二、主要技术措施 从国内外关于公路隧道照明节能技术（绿色照明）的研究来看，隧道照明的节能主要从照明系统的布控和照明光源的研制入手： （1）照明系统布控：从公路隧道照明实际出发，建立科学的公路隧道照明能效标准，强调照明质量，允许隧道内的最大和最小照明耗电标准和照度标准。 （2）照明光源研制：提出适合公路隧道照明的节能产品认证模式，建立公路隧道节能灯具的安全、技术和

3、适用标准。 我省的丽水、宁波根据各自实际，分别在这两个方面进行了一些研究，取得了一些成果。（一）智能化隧道照明节能控制系统 丽水地处山区，为我省公路隧道集中的地区。隧道行车安全与巨额照明用电之间的矛盾一直困扰着隧道的经营者。为了有效解决上述的矛盾，丽水市公路管理处、丽水市海威光控科技有限公司经过不断的努力联合开发出一套“智能化公路隧道照明节能控制系统”。 1、工作原理无车辆通行时，智能系统将降压供电。系统进入无车节能模式；有车辆通行时，智能系统恢复到全压供电。系统进入不节能状态；进入夜间后，智能系统将减少开灯数量，降压供电。进入夜间节能模式。 车辆检测系统隧道车辆无线发送无线接收系统全压供电模

4、式无车辆节能模式车辆检测系统车辆车辆行进方向-智能控制系统夜间供电模式无线接收系统无线发送2、适用范围隧道长度500米以上；用电功率在20千瓦以上；日车流量6000辆以下。3、作业内容 切割线槽埋设地感线安装车辆检测系统无线传输系统传输系统主控制柜4、工程实例景宁岚头岭隧道 隧道总长度1062米，日均机动车流量2000辆左右。隧道内装有208盏75W的高压钠灯，分三路供电，24小时全开满灯。改造以前日均用电量为231.3度 ，改造后日均用电量仍有191.2度，节能效率达到17.3% 。遂昌洋条岭隧道 隧道全长638米，日均机动车流量1100辆左右。隧道内装56盏250W的高压钠灯，分四路供电。

5、改造前日均用电量为368度，改造后晚上有一半灯具不工作，改造后日均用电量为200度，节能效率达到45%。龙泉严山岭隧道 隧道全长1037米，日均车流量450辆左右。隧道内装有236盏150W的高压纳灯，分四路供电 。改造前，日均用电量为168.9度，改造后为121度，节能效率达到了28.3%。 通常一个用电功率在50-60千瓦的隧道安装智能化控制系统所需投资15万元（不含配电房的改造）。使用节能控制系统后一年半至两年时间能够收回投资成本。 关于隧道照明的布控方式：隧道照明的特点： 白天当司机高速驾驶车辆从明亮的自然光亮环境接近并进入公路隧道时，由于隧道洞内照明亮度不高，洞口内外光亮度落差较大，

6、司机眼睛的视觉状态就会出现一长段不适应的过程，当进洞口一瞬间会出现隧道内什么也看不清，这被称为“黑洞现象”。司机要经过较长一段时间后视觉才能逐渐恢复正常，反之，当车辆从隧道内向外驶出洞口时，从较暗光亮度的隧道内突然到洞外较亮的自然光亮环境也会出现一段不适应过程，称为“眩光现象”。 司机白天高速驾车进入公路隧道，亮度突然从明到暗变化，人眼一时不能适应产生视力下降，很容易出现撞车事故。因此，隧道洞口内外的亮度差是影响形成安全的主要因素。为此，世界各国对公路隧道照明都制定一定的设计原则和标准，如美国的IES，英国的BC，国际照明协会的CIE。我国起步较晚也制订了JTJ-026-90公路隧道设计规范和

7、JTJ026.1-1999公路隧道通风照明设计规范二个行业设计规范，作为我国设计隧道照明的共用准则。 规范规定，隧道照明分入口段、过渡段、中间段的布控方式，以解决隧道洞口内外的亮度差的问题。但是，由于室外亮度是随时间、季节、天气随时变化的，因此隧道在营运过程中维持一个标准并不十分科学，也不利于节能。 因此，隧道照明的要求一是适应司机驾车安全的照明亮度，二是尽量节省能源消耗。目前国外隧道照明布控的设计理念是，根据视觉明暗适应，将隧道的照明过程分成五段，控制的依据是按时间（清晨、白天、黄昏、傍晚、深夜），天气（晴天、阴天、重阴天），再加上当时的交通流量分别对各段亮度进行控制，各段的照明亮度按梯度逐

8、步降低，以达到节能和行车安全的目的。最简单的控制方式就是人工手动切换。 随着科学技术飞速发展，工业自动化技术应用十分广泛，照明控制系统的结构、方法也越来越精确可靠。应用计算机、灯路负载控制器和光度计组成的智能化隧道照明控制已成为隧道照明布控的发展方向。国外已有不少公路隧道采用计算机自动调节控制方案，从一定意义上讲基本上解决了安全与节能之间的矛盾，也使工作人员从烦劳紧张的手工操作情况下解放出来。 计算机控制隧道照明的最普通工作方式是通过安装在隧道入口前的光度计接收的亮度信号传送给计算机控制系统，计算机按照程序进行自动控制，也称为光强自动控制。当光度计接收的亮度有上下变动时达到另一个设置点（Set

9、point）的限定值时，计算机系统就自动控制各个灯路负载控制器将各段的照明亮度改变到下一个相应的照明场景。不同设置点（Setpoint）控制不同的场景 。 另外，隧道照明控制系统还有时序自动控制系统，其工作原理是根据隧道所在地日出日落资料数据，自动调整开关时间和亮度。如果在电路中加入光控继电器，还可以在阴雨天自动减少照度。目前，江西319国道老营盘隧道照明运用了时序自动控制系统。（二）节能灯技术在公路隧道照明中的应用 光源是隧道节能照明的核心，正确合理地选取电光源是实现绿色照明的关键。近两年来，全国各地照明节能改造工作开展得如火如荼，除了较为传统的高压钠灯之外，金属卤化物灯、无极灯（电磁感应灯

10、）、LED灯（半导体发光二极管）、荧光灯等高效节能照明产品纷纷登堂入室，在各地的照明节能改造中挑起“大梁”。 从2006年起，宁波市就着手开展节能灯具在公路隧道照明中的应用研究，并以无极灯、LED灯作为研究对象，针对隧道照明灯具的要求，研制出了新型LED隧道灯，取得了不错的成效。无极灯LED灯 1、无极灯(电磁感应灯) 实施载体：宁海白桥岭隧道。白桥岭隧道全长1100米，原安装190套高压钠灯，已运行了七、八年，灯泡老化十分严重，照度衰减。本次节能改造总共安装了190套无极灯，总费用28.8万元，相对于原来26.6万元的高压钠灯安装费用，总成本增加2.2万元。 节能效果：数据显示普通高压钠灯测

11、试点平均照度为6.4（LuX），无极灯平均照度为12.9（LuX）；单位照度有功功率增加率达71。即在照度增加一倍的情况下，无极灯仍可比原高压钠灯节能70以上。 另外，根据实际电费支出显示： 白桥岭隧道07年前3月电费共计81300元，08年前3月电费共计56449元，共计节约电费24851元。其中，1月份同比节电65.3，2月份同比节电73.8，3月份同比节电73.4，平均节电70以上。按照07年电费15万元计算，一年节约电费10.5万元，可在三年内收回成本。 2、LED灯 近年来LED （Light Emitting Diode，称发光二极管）技术取得了突飞猛进的发展，使其作为隧道照明光源

12、成为可能。相比传统光源LED作为新型光源具有以下优势： (1)光效高：效率可以达到80%-90%。 (2)能耗小：在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-1/10。 (3)寿命长：标准寿命是10万小时，高压钠灯一般寿命为2万小时。 (4)可靠耐用：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用低廉。 (5)绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。 实施载体：宁海桑州岭隧道。全长1.45公里，隧道宽10米，原472套高压钠灯，已运行了七、八年，灯泡老化十分严重，照度衰减。本次节能改造总共安装了472套无极灯，总费用78万元，相对于原来40万元的高压钠灯安装费用，总成本增加38万元。 节能效果：采用LED整体照明方案，与传统高压钠灯对比，初始投资增加38万元，总体节电率达70%以上。以桑州岭隧道年用电经费46万元计算，每年节约电费32万元，两年多时间收回成本，一年多营运费用就低于高压钠灯；LED灯理论寿命为10万小时，实际以5万小时（约6年）计算，预计节约电费共计192万元。三、结语 隧道照明节能技术是一个新课题，也是大规模公路建设后亟待解决的难题，其研究内容涉及交通、信息、电力、微电子等多学科交叉，其经济效益、社会效益巨大。通过有限的探索，我们