论在役公路隧道照明系统升级改造的必要性

杨 翠，王少飞，李孟晔，屈贵军，周华鑫，田 园，刘仁江

(1.重庆市计量质量检测研究院，重庆 401121；2.国家山区公路工程技术研究中心，重庆 400067；3.招商局(集团)重庆云途交通科技有限公司，重庆 400067)

论在役公路隧道照明系统升级改造的必要性

杨 翠1，王少飞2，3，李孟晔1，屈贵军1，周华鑫1，田 园1，刘仁江1

(1.重庆市计量质量检测研究院，重庆 401121；2.国家山区公路工程技术研究中心，重庆 400067；3.招商局(集团)重庆云途交通科技有限公司，重庆 400067)

公路隧道照明系统电能消耗巨大，提出根据《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01—2014)对在役公路隧道照明系统进行升级改造，计算结果表明长隧道加强照明总功率可降低40%左右，短隧道加强照明总功率可降低90%以上，经济、社会、生态效益极其显著，对提升公路隧道运营管理效益具有非常重要的现实意义。建议公路隧道运营管理单位年安排一定的资金用于支持对运营5年以上的在役公路隧道照明设施分批、分类实施节能改造。

公路隧道；照明工程；优化设计；升级改造

引言

截至2015年，全国公路隧道为14 006处，总计1 268.39万m，其中，特长隧道744处、329.98万m，长隧道3 138处、537.68万m[1]。随着大量公路隧道投入使用，高电耗、高开支已成为公路隧道运营管理单位沉重的负担，如何通过科技手段在确保公路隧道运营安全的基础上实现照明节能最大化，打造“绿色低碳”公路隧道，是近年来公路隧道照明技术研究的热点[2-6]。《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01—2014)[7]在照明设计参数选择、节能光源应用等方面与《公路隧道设计规范》(JTJ 026—90)[8]和《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1—1999)[9]有较大区别。因此，对在役公路隧道照明系统及时进行升级改造[10]，非常重要、很有必要。

1 公路隧道照明设计参数演进

20世纪90年代初，我国大部分公路隧道都无照明或仅悬挂几盏路灯供行人照明，只有几座隧道安装了照明设施，且其技术标准也是很低的[8]。随着国外公路隧道照明理论的成熟和发展，公路隧道照明课题在我国开始得到关注，国内在学习和借鉴的基础上，也开始了公路隧道照明设计工作。

《公路隧道设计规范》(JTJ 026—90)于1990年12月1日起正式实施后，我国公路隧道照明设计有了相应的技术标准。但由于其不很完善，当时国内部分公路隧道照明设计方案参照《Guide for the lighting of road tunnels and underpasses》(CIE 88—1990)[11]执行。在借鉴和学习国外公路隧道照明研究成果的基础上，《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1—1999)于2000年6月1日起正式实施，自此我国公路隧道照明设计有了专用的技术标准，这在我国是一项具有开创性的成果，对推动我国公路隧道照明技术进步和规范其设计行为均起到了积极作用，并先后获得重庆市科学技术进步二等奖(2000年)和中国标准创新贡献奖三等奖(2006年)。近二十年来，由于我国公路隧道数量不断增加、长大公路隧道及隧道群不断出现、公路交通量不断上升，公路隧道照明技术也由此逐渐得到高度重视。我国交通运输部门投入大量科研经费，围绕公路隧道照明工程的实际问题开展技术研究并取得许多创新研究成果，为推动我国公路隧道照明技术的进步奠定了坚实基础。《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01—2014)即于此背景下修订的，在借鉴国外先进理念的同时[12]，也融入了国内的最新研究成果和成熟理论、技术、方法。

由于规范和标准本身就是某一时代的产物，其必然存在一定的历史局限性，上述三部规范在公路隧道照明设计参数选择方面存在较大差异，这是由当时的科学技术水平和研究认知程度所决定的。我国公路隧道照明设计参数(白天，长隧道)演变历程见表1。

表1 我国公路隧道照明设计参数(白天)演进Table 1 The evolution of lighting design parameters(daytime) for road tunnels in China

注：①照明设计速度取80 km/h；②设计小时交通量按远景计；③洞外亮度按天空面积百分比为0%(亮环境)取值

2 长隧道照明设计方案的差异

以2车道双洞单向交通隧道(长隧道)为例，根据表1对使用2000版和2014版设计规范下的长公路隧道照明方案差异进行分析(仅对出入口加强照明段进行分析)。灯具布置间距按式(1)计算。假设该隧道路面为沥青路面；照明光源采用高压钠灯，其额定光通量按表2取值。

表2 高压钠灯光通量取值Table 2 The luminous flux of high pressure sodium lamp

式中：N——灯具布置系数，对称布置时取2；

η——利用系数，由灯具的利用系数曲线图查取，本文取0.55；

W——隧道路面宽度(m)，本文取10.5；

φ——灯具额定光通量(lm)；

M——灯具的养护系数，本文取0.6；

L——平均亮度(cd/m2)；

S——灯具间距(m)。

2.1 入口段灯具布置形式和布置间距

根据式(1)计算，入口段灯具布置形式和布置间距见表3。

表3 入口段灯具布置形式和布置间距Table 3 The luminaire arrangement and layout spacing in threshold zone of road tunnels

2.2 过渡段灯具布置形式和布置间距

根据式(1)计算，过渡段灯具布置形式和布置间距见表4。

表4 过渡段灯具布置形式和布置间距Table 4 The luminaire arrangement and layout spacing in transition zone of road tunnels

2.3 出口段灯具布置形式和布置间距

根据式(1)计算，出口段灯具布置形式和布置间距见表5。

表5 出口段灯具布置形式和布置间距Table 5 The luminaire arrangement and layout spacing in exit zone of road tunnels

2.4 长隧道照明设计方案对比分析

根据上述计算，对长隧道而言，使用2000版和2014版设计规范时，其加强照明总功率分别为138 kW和83.6 kW，后者加强照明总功率降低约39.4%。

3 短隧道照明设计方案的差异

《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1—1999)规定，长度大于100 m的隧道应设置照明。《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01—2014)规定，长度大于200 m的高速公路隧道、一级公路隧道应设置照明，长度在100 m～200 m的高速公路光学长隧道、一级公路光学长隧道应设置照明。

以《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01—2014)简例B-1为例，对使用2000版和2014版设计规范下的短公路隧道照明方案差异进行分析(仅对出入口加强照明段进行分析)，分别见表6和表7。

根据计算，使用2000版和2014版设计规范时，该短隧道加强照明总功率分别为63.9 kW和3.75 kW，后者加强照明总功率降低约94.1%。

表6 短隧道照明系统设置(2000版规范)Table 6 The lighting system settings in short tunnels(2000 edition standard)

表7 短隧道照明系统设置(2014版规范)Table 7 The lighting system settings in short tunnels(2014 edition standard)

4 结语

1)工程计算表明，使用2000版和2014版公路隧道照明设计规范，长隧道加强照明总功率可降低40%左右，短隧道加强照明总功率可降低90%以上，经济、社会、生态效益极其显著。

2)相关公路隧道运营管理单位应高度重视结合新版设计规范对在役公路隧道照明系统进行升级改造，这对提升公路隧道运营管理效益具有非常重要的现实意义。

3)建议公路隧道运营管理单位按照“先国家高速公路、后省级高速公路，先国省干线公路、后农村公路”的排序，每年安排一定的资金用于支持对运营5年以上的在役公路隧道照明设施分批、分类实施节能改造。

[1] 交通运输部综合规划司.2015年交通运输行业发展统计公报[R].北京：交通运输部综合规划，2016.

[2] 杨翠，王少飞，胡国辉，等.基于物联网技术的智慧型公路隧道照明系统[J].公路，2015，(5)：153-157.

[3] 王少飞，涂耘，王小军.公路隧道节能减排专项规划研究[J].公路，2015，(8)：153-157.

[4] 王少飞，涂耘，邓欣，等.公路隧道照明节能系统论[J].公路，2012，(8)：272-277.

[5] 王少飞.公路隧道节能减排技术[J].公路，2012，(3)：216-220.

[6] 王少飞，涂耘，邓欣，等.论公路隧道照明节能[J].照明工程学报，2012，23(3)：106-112.

[7] 公路隧道照明设计细则：JTG/T D70/2-01—2014[S].

[8] 公路隧道设计规范:JTJ 026—90[S].

[9] 公路隧道通风照明设计规范:JTJ 026.1—1999[S].

[10] 刘伟，李卫民.论新建和在建公路隧道开展通风、照明设计复查的重要性[J].公路，2002，(2)：104-107.

[11] Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses:CIE 88：1990[S].

[12] Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses:CIE 88：2004[S].

Discussion on the Necessity of the Existing Highway Tunnel Lighting System Upgrade

YANG Cui1，WANG Shaofei2，3，LI Mengye1，QU Guijun1,ZHOU Huaxin1,TIAN Yuan1,LIU Renjiang1

(1.ChongqingAcademyofMetrologyandQualityInspection，Chongqing401121，China;2.NationalEngineeringandResearchCenterforMountainousHighways,Chongqing400067,China;3.ChinaMerchantsChongQingCMtrafficTechnologyCo.，Ltd，Chongqing400067，China)

The electric energy consumption of road tunnel lighting system is huge. This article presents according toGuidelinesforDesignofLightingofHighwayTunnels(JTG/T D70/2-01—2014) to upgrade the existing road tunnel lighting system. The calculation results show that the total power of long tunnel strengthening lighting can be reduced by about 40%，and short tunnel strengthening lighting can be reduced more than 90%. The economic，social and ecological benefits are extremely significant，which has very important practical significance to improve the efficiency of road tunnel operation and management. This paper suggests that the road tunnel operation & management department arranges certain funds to support the energy saving transformation of the existing road tunnel lighting system.

road tunnels；lighting engineering；optimization design；upgrading

重庆市质量技术监督局科研计划项目(CQZJKY2015015),重庆市电器检测工程技术研究中心(cstc2011pt-gc0009)

王少飞，E-mail:wangshaofei2001@163.com

U453.7

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.01.016