高速公路隧道供电照明节能改造研究



高速公路隧道供电照明节能改造研究

吴跃峰

（中铁十五局集团电气化工程有限公司，上海，201615)

摘要：随着现代社会的飞速发展以及市场经济建设步伐的持续深入，我国高速公路项目工程建设施工效率不断提升，而供电照明工程投入经费也逐步变成运营单位之中需要承担的一个较大负担。怎样有效缩减能源消耗，则变成隧道工程设计以及运营机构应主力应对的重要问题。本文由节能灯具、供配电优化设计、合理选择设备类型、完善布设灯具与采用有效的节能管理模式等层面制定了节能改造的有效对策。对优化高速公路隧道服务运行环境，合理实现环保节能目标，推进高速公路建设事业的稳定、持续与健康发展，有重要的实践意义。

关键词：高速公路；隧道；供电照明；节能改造

0　前言

新时期，我国高速公路建设事业实现了快速迅猛的发展，相应的使隧道建设环节逐步增多。当前，关于隧道照明系统的节能主体通过选用高功率因数照明装置，然而由于设计方案存在一定的不合理性，加之运营管理工作不科学，令高速公路隧道照明系统虽然能够满足车辆可靠安全的通行，然而照明系统运营的成本费用却始终较高。为此，怎样有效提升隧道照明系统质量，同时有效缩减能源消耗以及隧道工程照明系统运营成本，创建更加可靠安全的隧道通行环境，则变成隧道工程科研设计单位、建设机构以及运营服务单位应共同探讨并解决的重要问题。

1　高速公路隧道工程供电照明系统现实状况

1.1应用较多高能耗照明灯具

当前，隧道工程照明系统更多的选择高功率水平的灯具，例如高压钠灯等。该类高功率照明灯具呈现出显色以及应用属性相对较差的问题。照明灯具光照强度不能利用本身做有效的管控，针对应用电压的要求范围也较高，同时使用寿命期限较短。

1.2隧道工程供配电系统规划设计包含较多不合理环节

当前，隧道工程通常应用的供电系统运行模式是位于隧道洞口的方位建设变电所，应用0.4千伏低压线路满足隧道之中各类用电系统设施的用电需要。应用该类供电模式运行的隧道项目，其供电距离在一些时候会实现一千米或是更远。恰恰由于低级的电压水平以及远距离的供电传输线路会导致显著的电力损耗。另外，一些隧道工程洞口变电所之中，在选择变压器类型的时候没能遵循科学的原则。当前，隧道工程照明系统中应用的变压器多为S9或是SC9类型。设计过程中选择容量通常参考隧道之中以及洞口各类负荷的总容量，并会做出一定预留。

1.3隧道工程照明系统运行过程中造成电能浪费

隧道工程照明系统设计人员依照有关规范一般将隧道划分成入口、过渡、中间以及出口等四个部分进行设计。而过渡段之中则包含两个部分，分别选择在中间段的前方与后部进行设计。各个部分距离以及照明则需要考量全年度隧道通行车辆的安全标准要求。在设计隧道之中最高照明强度环节，则应依照全年度隧道之外最高亮度以及最大的车辆通行时速明确，合理设定隧道之中各个部分照明灯具的功率以及具体的分布密度。事实上，可完成自动化控制的隧道照明系统较为有限，一般由于受到线路布线回路的影响限制，仅能实现两级或三级人工管理或是自动化管控。针对天气环境、行车速度、车流量等重要参数，则基金在设计环节考量了最大值，令各个部分的照明距离以及照度由始至终均处在最大值的标准，这样一来势必造成了明显的电能浪费，不符合照明节能、环保的科学目标。

1.4当前隧道工程照明管理运营过程中安全运行以及节能发展目标相冲突

一般来讲，隧道工程运营方为缩减电费开支，通常均不选择应用自动化控制系统，这是由于当前已有的自动化控制系统没能考虑到天气环境以及车流量等动态变化的内容。事实上，运营方应用手动管控模式进行工作，在规定要求的时间通过人工控制完成隧道照明系统的开关处理，在白天时段全部照明装置均开启，晚上则将一部分照明装置关闭。一些运营人员认为白天时段存在严重的浪费电能现象，因此在一些时候仅能开启全目灯。而一天之中隧道洞口之外的亮度会不断变化，依照司机行车由开始进入直至开出隧道的整体过程视觉适应性要求，如果隧道洞口之外的亮度较高，那么在进入隧道洞口的亮度应确保同隧道洞口之外亮度、洞口之内的亮度形成良好交替。应全面考量隧道入口位置洞口释放出较多的废气可能影响到亮度、对比度以及最终的照明效果。因此，在该环节之中，应确保隧道洞口具备充分的亮度，不然，当车辆开入隧道洞口的一刹那，司机会产生眼前一片黑暗的感觉，也就是所谓的黑洞效应。倘若前方恰好有故障车辆或是行驶速度较慢的机动车，便极有可能导致恶性的连环撞车事故。

2　高速公路隧道供电照明节能改造策略

2.1应用新型环保节能照明灯具

经过不断的试验分析，我们明确，采用光效水平高、应用服务寿命长、环保节能、显色良好、环保绿色、安全可靠、功能稳定的电磁感应照明装置，可有效的减弱隧道工程内部以及外部的视觉反差，令司机或是乘客无论在什么样的气候环境或是一天当中的不同时段，均能够舒适、安全、快速的通过隧道。因此，世界范围内不同国家均应将其作为隧道工程节能环保研究的具体方向。电磁感应灯具有明显的优势特征，其功率因素可达到0.99，即有用功率的比值，这样一来照明灯具的整体输入电流便会较低，且无用功率通常是零，也就是说都是有用功，线路之中承受功率发挥出了全部的效率，势必显著降低了输入导线的线径，缩减输配动力系统设施的经费投入，节约电能。

排除电磁感应照明装置之外，LED白光灯同样为一类具有良好发展前途装置。首先，LED白光灯为依照光学以及色度原理，通过已知色光LED技术进行合成的。该类照明系统装置体现出色彩饱和性强、光衰较慢、照明作用范围较大、环保节能、光束不会形成较高热量以及应用寿命较长的现实特征。同传统白光源比对，LED白光灯耗能仅仅为前者的百分之八十至百分之九十。

LED白光灯在隧道工程照明系统中进行应用，应全面依照隧道工程各个范围区域的亮度标准，选择功率水平与之相适应的照明装置。一般，隧道工程内部全段装设基础的照明灯具，位于入口以及出口位置依据不同区域的标准要求增加增强照明装置，以完成各个不同区段的有效亮度管控。在设计布置隧道工程照明灯具的过程中，不仅应考量具体的亮度分布，同时还应衡量闪光性、诱导性、照明灯具便利维修管理性，因此可通过位于隧道工程上部中排安排布灯的模式，预防照明灯具不连续直射光从侧面位置照射到车辆驾驶室进而形成闪光问题。为有效预防闪光效应，则可将频率控制在2.5赫兹之下或是在15赫兹之上，进而确保亮度更加均匀。照明灯具应采用线形分布的方式，且逆光进行布置，并完成十五度至三十度角度的固定，令光线能够向车辆的前行方向照射。再者，应采取自动化调光管理系统，确保整体隧道满足基本照明需求。位于隧道入口以及出口位置应选择增强照明，根据隧道工程外界亮度进行调节，决定是开启还是关闭。一般来讲，白天时段应采用增强照明，而傍晚时段则可将其关闭，仅开启基本照明便可。隧道工程照明系统之中采用LED白光灯具不仅要符合隧道工程对于灯具光通量、应用寿命、光效、运行特征、光色、配光管理难易性、显色性等标准要求，还应节省运行管理以及维护控制的成本费用，确保经济性、稳定性的运行。

2.2优化供配电系统设计，科学实施设备选型

配电系统设计过程中，可选择中压供电运行模式，更新以往长距离隧道洞口处建设变电所的传统方法。可通过十千伏中压进洞供电模式达到良好效果。该技术在国内外较为成熟，采用先进设备以及专用供电设施，因此极为适合于在高速公路工程项目中全面推广应用。

该系统模式主要包含升压站、变压器装置、防渗漏专用插头等高速公路工程中采用此技术模式优势在于，可实现高可靠的供电，且占地面积较小，产生的损耗较低且温升较小，不会产生明显的噪声且所需的维护任务量较少。采用分路器装置可令电网系统在一定范畴中实现随意拓展，降低低压损耗，有效解决布线难题，缩减抵押电路线径，并使有色金属材料用量显著降低。

2.3完善灯具布设设计

设计隧道工程照明系统过程中一般来讲入口以及出口位置灯具照度以及密度应最大，而中间区域则可合理缩减。该位置布设灯具的长度则是最长的，其他各个区域布设灯具的长度应依照隧道工程具体长度以及需求进行调节。依照我国公路隧道通风

照明系统设计要求，隧道工程照明系统布置设计应衡量具体的通行车流量以及行驶速度等因素，因此对隧道之中灯具照度的选择产生影响的因素包含车辆通行速度、车流量以及隧道之外的亮度等。如果平均车速水平较高，则应依照标准合理的提升入口位置以及过度位置的照明长度以及照度，中间以及出口位置照度也需要合理的提升，相反来讲则应降低。通过相关调查研究与现场实际测量，车辆进入隧道洞口后，通常会降低行驶速度，一般会比正常速度降低百分之三十，因而在分析车速对于隧道之中各个位置照明亮度以及长度产生的影响之时，应充分考虑到上述实际情况。在交通量迅猛增加时，则在入口、过度以及中间、出口位置的照度也应随之增加，相反则可合理降低。为实现节能目标，依照设计要求，可省略隧道洞口十米范围内的增强照明装置。单向隧道之中，照明系统长度可区别于入口位置，一般长度为六十米为易，并可省略数十米长度的入口位置高密性灯具。

3　结语

总之，高速公路供电照明节能改造仍旧有很长的路要走，针对当前我国具备的较大节能潜力，我们更应进一步深入探索并积极尝试应用科学的技术手段实现隧道技能照明。在确保车辆通行顺畅、安全，驾驶员视觉舒适性的基础上，应利用科学合理的技能改造对策，创新运营管理工作模式，通过有效的节能产品以及技术手段，方能显著降低照明系统能耗，实现环保高效的工作目标，并真正向着又好又快的发展方向努力前行。

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Highway tunnel lighting energy-saving power supply research

Wu YueFeng

(China Railway 15th Construction Bureau Company Limited,Shanghai,201615)

Abstract：With the rapid development of modern society and the continued deepening of the market economy the pace of construction,the construction of highway construction projects and improve efficiency, and powered lighting project investment funds have gradually become among the operating units need to take a larger burden.How to effectively reduce energy consumption,it becomes an important issue tunnel engineering and operators should be the main response.This paper consists of energy-saving lamps,power supply and distribution optimization design, selecting the type of device,perfect layout with the use of effective energy-saving lighting management and other aspects of the development of an effective energy-saving countermeasure.

Keywords：highway;tunnel;powered lighting;energy-saving