隧道照明布灯成本控制方式选择

王翠巧 秦天岭 段容谷

摘 要：文章以晋焦高速东石翁隧道左洞为列，对常见的四种布灯及交替式布灯方式下的投入及运营成本进行了分析比较，采用动态评价方式，提出了晋焦高速隧道照明布灯方式的选择方案。

关键词：隧道照明 成本对比 评价选择

中图分类号：F275  文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2022）01-287-03

随着高速公路建设的大力发展，隧道的数量和规模也在迅速扩张，高速公路公司如何满足车辆正常行驶照度的条件下降低隧道照明系统的建设成本和运营成本变得非常之关键。从成本控制的角度出发，通过比较隧道不同布灯方式下的相关成本，寻找隧道照明布灯的经济方案，具有较强的实践价值。

一、隧道布灯方式单项成本比较

目前，隧道常规布灯方式有中线布灯、两侧对称式布灯、两侧交错式布灯和中线侧偏式布灯方式，在此基础上，为降低隧道营运期照明系统改造次数，减少施工对道路通行影响，隧道照明布灯也会采用双倍布置交替点亮，即替换式布灯方式。东石翁隧道左洞全长1931米，两车道，设计时速80km/h，基本照明为40w的LED灯，全隧道贯通布置，布设间距12m，加强照明为180w/90w的LED灯具。如东石翁隧道左洞采用上述不同的布灯方式，其相应单项成本比较如下。

（一）不同布灯方式灯具购置成本

由于不同布灯方式所需要的灯具数量不尽相同，布灯的购置成本也不相同，不同布灯方案所需LED灯具购置成本如表1所示。

（二）不同布灯方式配套相关成本

布灯方式不同，灯具数量不同，所需线缆规格和数量均会有所不同，但最大的差异是所需桥架的数量与规格，且其安装成本差异也较大。适当加大桥架尺寸，中线（中线侧偏）布灯只需安装一道桥架，与两侧式布灯相比，桥架实际用量（延米数）将会减少一半，以晋焦高速东石翁隧道左洞为例，桥架减少量为1931米。因隧道照明所需线缆主要取决于用电负荷，不同布灯方式下所需线缆成本差异受较多影响因素，但总体差异不会过大，故本文配套相关成本仅考虑桥架购置与安装成本差异。

（三）不同布灯方式耗电费用

本文研究的是本隧道各段照明按照全天24小时开启。电费按照晋焦高速平均的工业用电费用0.85元/度进行计算，LED灯具设计寿命为50000小时，考虑光衰及实际使用情况，取使用寿命为5年，则不同布灯方案在使用寿命期内的照明用电总费用及年均电费如表3所示。

隧道运营中由于顶部经常会有灰尘、尾气排出的汽化机油等污染物附着在灯具的表面，容易导致照明灯具的亮度及照明效果下降，为了保证隧道内车辆的正常运行，对灯具进行清洗和维护是十分必要的。根据对晋焦高速13条LED照明灯具调查及测算，其中，灯具的安装及维护费用主要包括前期灯具安装费用、后期运营的灯具清洗费用（以1年1次计）及损坏灯具更换时的人工费和灯具本身的价格，5年期使用寿命内损坏率约10%，当损坏率达到2%时实施一次灯具更换。则不同布灯方式下灯具的总维护费用计算如表4所示。

二、隧道布灯方式综合成本比较

（一）不同布灯方式综合成本

隧道照明运营综合成本=灯具购置费用+配套相关成本+照明耗电费用+安装及维护费用，依据前面单项成本比较数据，其隧道照明运营综合成本如表5所示。

（二）综合成本动态比较

隧道照明新建或整体改造建设时，主要的支出项目是灯具、桥架、线缆的购置与安装费用，后期的运营费用主要包括电费及维护费用。替换式布灯方式需双倍灯具，前期资金投入较大，使用寿命将由5年拉长到10年，在较长的寿命周期内，需要考虑货币资金时间价值，结合晋焦高速公司财务成本及收益要求后确定其资金成本率为6%。因不同布灯方式下，使用寿命分为5年和10年两种情形，故动态评价通过年化资本支出比较，其计算过程如表6所示。

三、评价与结論

根据表6中的数据可知，按照整个使用寿命内资本支出年均化测算，最优经济方案依次为替换式布灯、中线侧偏式、中线式、两侧交错式和两侧对称式，对应年化支出成本分别为37.74万元、39.44万元、39.77万元43.82万元和46.71万元。同时，中线式布灯和中线侧偏式布灯年化支出成本非常接近，均为39万元左右，实践中因中线式布灯相对美观而较多采用。两侧对称式和两侧交错式布灯年化支出成本相差约3万元，差额相对较大，但在实务中两侧交错式布灯应用越来越少见，主要原因是在灯具损坏的情况下容易造成间距性黑道，行车视觉效果相对较差。替换式布灯的年化资本支出最低，但其初始投资成本最高，相比中线式布灯，东石翁隧道左线需追加约44万的投资额，投资增幅约为50%，故该种布灯方式受限于投资规模，实务中较少应用。

通常在资金充分的条件下，两车道的新建高速隧道布灯更宜采用替换式布灯，它具备安装集中、成本节约、配光均匀、运营便捷等优点。中线布灯缺点是不便于高速公路运营期照明灯具的安装和维修，而两侧对称布灯灯具安装高度明显降低，只需占用一条车道便能进行灯具的安装和维护，可保证运营期高速公路单车道正常通行，故在实务中便广泛采用。总之，高速隧道布灯应从照明规范、资金状况、运营管理、车辆行驶速度和隧道实际形状等各个方面出发来选择科学的布灯方式，按照性价比最高的布灯方式来布置灯具，在保证隧道正常运营下最大可能地节省成本。

[课题项目：山西晋焦高速隧道照明调光系统应用研究]

参考文献：

[1] 段伟.公路隧道节能照明运行方案[J].长春工业大学学报，2020，41（4）：350～354

[2] 晋焦高速公路隧道照明系统改造工程施工图设计.苏交科集团股份有限公司，2018.

（作者单位：山西晋焦高速公路有限公司 山西晋城 048000）

[作者简介：王翠巧，高级工程师，主要研究方向：机电工程。]

（责编：贾伟）