隧道照明工程浅探

山区高速公路隧道照明运营管理浅析高速公路的隧道照明,是根据司机在隧道行车过程中,视觉空间变化要求来设计的,充分考虑“黑洞效应”、“白洞效应”及“眩光”对司机的行车影响,将清晰的视觉信息反馈给司机,谨防交通事故的发生,从而提高行车的安全性和舒适性。近年来,国家加大对基础设施的投入,高速公路得到迅猛发展,由川道平原地区逐步发展至丘林山区,山区高速公路隧道数量也大幅增加,按规范要求在隧道内设计安装了机电和救援设备,其中隧道照明作为隧道机电的重要组成部分之一,其数量多、规模大,如何实施管理?值得我们进一步研究和探索。

在高速发展的今天,能源匮乏已经成为整个社会关注的焦点,为此隧道照明运营管理,对隧道运营能源的节约也需要我们认真地研究和分析。为了响应建设“资源节约型社会”,在保证隧道行车安全前提下、节约能源,降低运营成本,以穿越秦岭山脉的西汉高速公路秦岭段和宁陕段的中短隧道和长大隧道群的运营为依托,对隧道照明管理展开讨论,具有积极的现实意义。

基本情况介绍

西汉高速公路地处秦岭腹地,隧道137座(单洞),其中特长隧道12座(单洞)、长大隧道10座(单洞)、中短隧道115座(单洞)。隧道安装高压照明灯具41704盏。除特长隧道实现照明自动化控制外,其他中短隧道照明没有实现自动化控制。

西汉高速公路的照明系统,在设计中对照明光源进行了方案比选,最终确定采用光效更高、透雾性更好、寿命较长的高压钠灯作为西汉高速公路隧道的照明光源。入口段照明采用400W和100W高压钠灯;在过渡段照明采用250W和100W高压钠灯;在基本段照明采用100W高压钠灯;在出口段采用150W和100W高压钠灯。隧道照明布灯行式为:在隧道两侧对称性布灯或交错布灯。灯具安装于距路面中心5.2m处的隧道侧壁上。为了防止突然停电,影响司机的视觉,在隧道左侧壁上安装了应急照明,安装高度同基本照明保持一致,并均匀布设于基本照明灯具间。

运营存在缺陷

1.依据规范,隧道照明通常把隧道分为入口段、过渡段、中间段和出口段等四个段来设计照明开启方式,对于如天气、车速、车流量等参数只是给予以最大值考虑,各段照明的长度和照度也始终是处于最大值状态。因此,这种传统设计及使用的隧道照明系统存在着大量电能浪费的问题。

2.由于全线隧道进行了装修,照明效果大大提高,尤其是中短隧道突显灯具设计密度过大。在设计中对于中短隧道的入口段的灯光设计,按照长、大隧道入口段的灯光考虑布设,致使入口段加强照明过长,造成入口段加强照明过亮。

3.隧道照明节能控制与安全的矛盾突出。营运者为了节省电费,降低营运成本,往往采取不开灯或少开灯的办法,这种控灯方式表面上有一定的节能效果,但有可能造成照度不均匀或局部照度较小的安全隐患。

4.中短隧道照明控制、调节的能力不高。除特、长大隧道群实现了隧道照明自动化控制外,中短隧道没有自动化控制装置,灯光的调节需要专业人员在现场控制,造成资源浪费和管理成本的增加。

缺陷原因分析

由于隧道照明技术在我国起步较晚,在2000年以前隧道的照明设计,遵照《公路隧道设计规范》(JTJ 026-90)来设计隧道的照明系统,但该《设计规范》的标准不很完备,因此在90年代后期,部分学者在这方面进行了深入研究,并借鉴国外公路隧道照明设计的成功经验,于2000年1月编制并颁布了《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)。该规范在照明系统构成、洞外亮度(cd/m2)和减光、隧道各照明段的长度与亮度、照明总均匀度(U0)与纵向均匀度(U1)、连续隧道亮度折减、调光分级、光源分级、灯具及布置、照度(lx)与亮度(cd/m2)计算方法等方面做出了详细的规范说明。随着高速公路建设的快速发展,隧道内亮化工艺被广泛使用,此时《设计规范》(JTJ026.1-1999)在部分系数取值以及折减率上未即时进行调整,照明设计参数偏高,造成部分设计过度饱和,导致了运营中的能源浪费。西汉高速公路隧道的照明系统由两家公路设计院分段设计,设计理念存在较大差异,部分中短隧道照明未做远程集中控制设计,通车后给中短隧道照明系统的运营管理带来极大不便。

运营管理对策

一是及时介入、科学决策。随着西汉高速公路的建成通车,隧道照明运营管理费用较高,其他运营线路也普遍反应有类似情况,为此陕西省交通厅及时组织调研,并出台了《陕西省高速公路隧道照明系统设计指导意见》(试行),在《意见》中提出隧道照明系统应遵循安全、节能、环保、实用的设计理念,在保证安全行车和不影响通行能力的前提下,对部分照明亮度的取值系数进行了调整,节约了工程投资,降低了运营管理费用。

二是细化照明控制。隧道照明存在过度设计,主要反应在隧道出、入口加强照明段,因此对隧道出、入口段照明应及时进行调整,首先将隧道出、入口段左、右两侧加强照明控制进行分开,优化接线方式,增加控制回路。避免出现一开亮一片,一关黑一段的现象,尽量保证隧道内路面亮度总均匀度(U0)、亮度纵向均匀度(U1)以及各段亮度达到相应标准,符合行车视觉要求。

三是加强运营管理,提高维护效率。针对照明系统制定维护计划,遵循“统一管理、分级负责、预防为主、防治结合”的原则。加大对系统设备的全面检查,严格控制修复时间,对于易坏易损的照明元器件,如光源、触发器、整流器、开关等进行备用储存,从而提高设备的修复效率,保证照明系统的完好率与功能的正常发挥。

四是完善开启方案,优化系统配置。结合交通行业目前发展形势,积极研究节能交通管理,探索隧道照明节电方式,根据不同时段、气候、交通流等不同情况,通过对隧道逐一进行灯光开启试验,完善日常和特殊情况下灯光开启管理办法。加装照度仪将中短隧道洞内、外检测的数据以电信号的行式送到PLC,由PLC控制隧道照明,PLC通过现场总线将照明系统的检测结果传送中央控制计算机。进一步深化完善长、大隧道照明控制软件,借用其照明控制平台与中短隧道照明控制系统进行联机,实现对中短隧道照明集中远程控制。

五是创新节能,动态管理。通过对隧道照明系统不断的进行优化整合,提高对系统管理的精细化,操作的规范化和控制的自动化。利用现有的自控技术和节能设备(如LED灯等)紧密结合,根据洞外照度变化情况,自动实现对隧道内各段灯具照明的调节,全面的实施动态化管理,从根本上减少隧道运营能源的浪费。

隧道照明系统通过这几年的运行,我们在管理上不断进行总结;在各系统上不断的进行完善,通过对隧道照明运营现状剖析,为最终实现系统的动态管理,要完成这一设想,不仅需要技术的跟进,更需要资金的推动。

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