高速公路隧道照明以及供配电节能的实践与思考

张弛

摘要：改革开放几十年间，中国经济高速增长，带动交通运输业不断发展壮大，同时带来的还有资源消耗巨大和环境破坏严重等不利后果。如何让公路隧道运营企业也搭上“绿色经济”快车，是目前交通行业亟待解决的问题。

关键词：隧道照明；供电方案；节能控制

高速公路是整个运输行业的生命线，为响应“节能减排”这一基本国策，公路工程建设在保证施工质量的前提下，还应以“高效低耗，节能环保”为建设目标。随着施工技术水平的不断发展，高速公路可以穿越崇山峻岭，其中隧道的贡献功不可没，在带着人们便捷的同时，隧道的运营消耗了大量的电能，其费用在隧道管理相关单位支出中占很大比重。下面针对隧道高能耗产生的原因以及如何节约能耗，降低成本等方面进行分析和阐述。

1 简述隧道供配电系统

隧道是高速公路的重要组成部分，目前我国公路隧道总长度已超过700公里，数量达1700多座，位居世界第一。隧道可以缩短公路路程，节省行驶时间，与高速公路普通路段相比，隧道是相对封闭的空间，内外光线差距大，而车辆行驶产生的尾气导致隧道内空气污染严重，同时，车辆数量急剧增加，使得交通安全隐患也大大高于其他路段，因此，为了保证隧道运营的安全，隧道供配电系统显得尤为重要。其主要分为以下几个方面：

1.1 隧道照明系统

照明系统是隧道中最主要的部分，隧道照明可以保证车辆行驶安全，降低驾乘人员的视觉疲劳度。照明系统从隧道口开始分为引入段，适应段，过渡段几个部分。由于隧道构造的特殊性，照明系统需要24小时不间断运行，因此需要较高的电压支撑。一般情况下，10KV的电网设计才能满足整个隧道照明系统的正常运转。

1.2 隧道通风系统

通风系统可以保证隧道舒适、健康、安全运营。车辆在隧道行驶过程中排放出大量有害气体，严重威胁的驾乘人员的健康安全，而随着隧道内有害气体浓度增大，隧道内可见度逐渐降低，也会对行车安全造成一定影响。因此配备相应的通风系统必不可少。通风系统一般由风机控制装置、通道组成、通风控制系统构成。

1.3 隧道消防系统

消防系统是保证生命安全的最后一道防线。其主要构成有火灾报警系统、气体灭火系统、消防联动系统、加压和供水系统几个部分。消防系统的设计必须具备可靠性和安全性，才能做到防患于未然，并在出现灾情时及时抢险。

1.4 隧道监管系统

监管系统是隧道供配电系统的中枢，为整个隧道各个系统正常安全运行提供保证。监管系统具有设备异常报警、设备数据查询管理、远程监管、建立数据库等功能，可对隧道的运营管理提供可靠的数据，进行科学的管理。

2 隧道照明及供配电系统中存在的问题

2.1 照明系统的设计

目前，照明系统使用的行业规范大部分针对长隧道而设定，对于中短隧道方面涉及很少；而在设计規范中，节能环保照明设施的使用、智能照明设备的使用以及隧道内部装修材料对光线的反射作用等方面的内容没有系统的研究，导致整个照明系统设计方案单一，能耗大。

2.2 变压器容量的设计

隧道内各设备所使用的电量总负荷决定变压器的容量。通常情况下一个隧道会设计两个变压器，若有一个发生故障，其负荷就由另外一个全部承担。而在实际情况中，变压器并没有完全发挥其应有的作用，大部分变压器在隧道运营的过程中，负荷率最高才能达到30%左右，极大浪费了电力资源，同时对运营单位造成很大的经济损失。

2.3 供电电缆的选择

电缆连接变压器和用电设备。目前大部分隧道供配电设计中，变压设备都设计在隧道外，以减少隧道内的环境污染。这样一来。电缆用量大幅增加，众所周知，电缆主要原材料是铜，这种矿产资源不可再生，导致铜价居高不下，从而使电缆价格一度飙升，使得整个供配电系统成本增加，同时，长距离供电使电量在传输过程中造成很大损耗，产生长期的资源浪费。

3 隧道照明及供配电系统的节能措施

3.1 照明系统中采用新型照明设施

3.1.1 LED灯具的使用

LED灯具最大的优点就是节能，相对于常规照明设备，LED灯具节能80%-90%左右，而其亮度高，作用距离长，工作时产生热量低，使用寿命长等特点广泛应用于各大领域，在隧道照明系统中的运用还处于研究实行初阶段。在实际应用中，应根据隧道各区域段的亮度要求，统筹计划。整个隧道在满足基本照明的基础上，在隧道的出入口设置增强照明，利用自动调光系统，根据外部光线的强弱调控增强照明的明暗程度，这样一来，可以大幅度降低隧道的运营成本和维护成本。

3.1.2 电磁感应灯

相关研究表明，电磁灯在隧道中的运用可以有效缩小驾驶人员的内外视觉反差，从而在各种天气情况下都能安全地通过隧道。通过实验发现，电磁灯的功率因素为0.99，换言之，电磁灯在工作状态下，其无用功率基本为0，这大大提高了电力资源的利用率，节省运营单位的开支。

3.2 对变压器的配置方案进一步优化

为了使变压器在最优的负载率在工作，目前隧道的供配电设计中将通风系统和照明系统的变压器分开设置，各成体系，避免出现“大马拉小车”的现象，减少能源损耗。

3.3 科学选择供电电缆

隧道的供配电设计中，电缆的选择通过详细的计算，制定不同的电缆截面选择方案，通过对比分析，选择最优方案。以往一般计算载流量的大小来确定电缆截面，现在运用最多的是按经济电流密度选择，通过对比发现，第二种方案更有利于节约电能资源，降低整个供配电系统的能耗，经济效益、环境效益双丰收。

3.4 优化设计方案

好的方案设计来源于优秀的设计人才，因此，提高设计人员的专业素养是优化设计方案的最主要因素。隧道供配电设计是一个新兴行业，目前的设计人员大都缺乏实践工作，设计人员在方案设计初期应多进行实地调查，因地制宜，设计出低耗、高效、安全的供配电方案，将节能减排落到实处。

3.5 合理利用应急电源

车辆有备胎，供配电方案中也应配备应急电源。隧道中一旦出现事故，无论事故大小，都会对配电系统造成损害，应急电源可以在发生意外时保障隧道各系统正常运转，降低事故灾害，减少经济损失。在实际工作中，一般会至少选择两个应急电源，形成两个独立的供电系统，若其中一路出现故障，另一路可以正常运转，为隧道的日常运营提供稳定的电力保障。

4 结语

综上，如何做到隧道供配电系统的节能高效是一项任重而道远的工程，功在当代，利在千秋。从设计方案的制定，到施工，最后实施，需要从各方面综合考虑，合理运用。而随着科技的进步，各环节的节能措施还可以进一步优化，各相关单位应该在这方面加大投资，做好开源节流，为构建节能社会添砖加瓦。

参考文献：

[1] 黄迺朝.公路供配电节能技术应用探讨[J].中国高新区，2018（14）.

[2] 凌虎.特长隧道供配电系统方案优化设计[J].安徽建筑，2018（05）.

（作者单位：苏交科集团股份有限公司）