[案例应用]公路隧道照明研究
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关于高速公路隧道智慧照明调光系统的研究摘要:本文将围绕高速公路隧道智慧照明调光系统设计内容开展分析,阐述完善监测设计、强化检修维护、合理选用灯具、测试控制方案等优化方法,提出高速公路隧道智慧照明调光系统的控制路径,以此降低照明灯具能源消耗,保障高速公路行车安全,实现照明调光系统智慧化管理的目标。
关键词:LED灯具;智慧化管理;照明调光系统引言:智能调光系统是指用于改变光通量、照度,采用新型灯具,达到优质照明效果的调节系统,将其运用在高速公路隧道,不仅可以减少不必要的碳排放,实现按需服务目标,还能通过智能控制,节约人力资源,保障车辆安全,减少资金成本。
为此,笔者将对高速公路隧道智慧照明调光系统的设计内容开展深入分析。
一、高速公路隧道智慧照明调光系统的设计内容与优化方法(一)设计内容高速公路隧道智慧照明调光系统设计需要充分遵循保证驾驶人员视觉体验良好的原则,确保灯光覆盖范围能够满足驾驶员通行要求,充分发挥灯光的视觉诱导作用,提高灯光的舒适度与柔和度,协助驾驶员准确识别路况信息。
且灯控系统能够结合环境变化,进行灯光亮度的调节。
比如:洞外引道,停车视野范围100m,照度均匀度在0.4以上,平均照度达到1cd/m2;入口段,平均照度为80cd/m2,照度均匀度在0.4以上,采用等照度配光的LED灯;出口段,停车视野范围为100m,平均照度为7.5cd/m2,灯具为LED隧道灯。
系统结构主要分为:感知层,其作用在于车辆检测、亮度收集以及现场调光;网络传输层,主要负责通信信号的接收、传输,支持多种形式的通信协议以及通信方式;远程应用层,能够实现内部调光、数据统计,进行传感器的信号判定,形成灯光控制指令,并将收集后的信息进行本地化处理。
而监管平台,则具有数据管理、目标锁定等功能,可以根据区域、分段实施智慧管理,结合互联网技术实现遥控操作,并结合本地环境进行时间调节,以此推动灯具管理的人性化发展。
具体的高速公路隧道智慧照明调光系统设计内容主要分为以下几点:1.主控模块从设计逻辑角度来看,主控模块是指以照明设施为基础,所打造的控制中心,其作用在于:控制照明灯具在不同环境、触发条件、电压等级下的照明亮度,在设计过程中,需要利用系统程序进行数据检测,对各类灯具下达操作指令,判断主控模块的运行是否能够保证照明设施的安全使用,最大程度减少不平衡控制,延长灯具的使用寿命,避免维护成本过高。
公路隧道照明设计计算详细案例以二级公路双向交通为例(2014年新的照明规范)第五章照明计算5.1基本资料隧道设计车速60km/h,双车道双向交通,水凝混凝土路面,纵坡 1.30%,设计交通量420辆/h,隧道内路面宽度W=8.0m,灯具安置高度5.5米,入口段双侧对称布置,过渡段与中间段交替布置。
隧道走向接近东西方向,且进出口都位于沟谷地带,洞外亮度条件较差。
5.2基本参数计算5.2.1接近段接近段长度D s=57m,洞外亮度L20(s)=3500cd/m25.2.2入口段分为两段计算入口段亮度:L th1=k·L20(S)=0.019×3500=66.5cd/m2L th2=0.5∗k·L20(S)=33.25cd/m2入口段平均照度:E av1=L th1×4π=66.5×13=864.5lxE av2=L th2×4π=66.5×13=432.25lx=43.93m≈44m 入口段长度:D th1=D th2=1.154D s−h−1.5tan10°5.2.3过渡段过渡段Ⅰ的亮度:L tr1=0.15L th1=9.975cd/m2平均照度:E av1=L tr1×4π=9.975×13=129.8lx长度:D tr1=92.0m过渡段Ⅱ的亮度:L tr2=0.05L th=3.33cd/m2平均照度:E av2=L tr2×4π=3.33×13=43.23lx长度:D tr2=66.7m过渡段Ⅲ的亮度:L tr3=0.02L th=1.33cd/m2<2cd/m2可以不设置TR3 过渡段总长:D tr=D tr1+D tr2=158.7m5.2.4中间段中间段亮度:L in=2.0cd/m2(人车混行最低标准)中间段照度:Eav(in)=L in×4π=2.0×13=26.0lx长度:D in=L−2D th−2D tr−20=1006m5.2.5出口段在双向交通的隧道中,两端均为入口和出口,并且隧道为东西走向,洞外亮度基本一致,所以设定两端的照明情况完全相同。
照明节能论文:隧道照明节能技术研究摘要:随着社会的的发展进步,人类对能源的需求在不断加大,地球不可再生能源在日益枯竭,在这一背景下,世界各国越来越重视节能技术和相关产品的研究。
国家“十一五”规划《纲要》把同时期单位GDP能耗降低20%左右作为发展的约束性指标。
在我国的电力消耗中,照明用电占总用电的13%左右,而实现照明节电必须依靠技术创新。
本文主要从使用照明光源和照明控制系统两个方面来探讨隧道照明的节能。
关键词:隧道照明;LED光源;节能;控制系统一、LED光源现有的LED产品主要应用于显示领域,其中较为成功的案例是作为交通信号灯、大屏幕等显示设备的背光源。
但LED接近于点光源的特点决定了其特别适合做定向照明,即:通过合理的光学设计达到很高的灯具效率与光线利用效率。
隧道照明属于定向照明的范畴,即期望光线照射在道路及周边一定的范围内。
现有的隧道照明主要采用高压钠灯或直管型荧光灯,前者光效较高但光源的显色性不好;后者显色性良好但光效略低。
另外,理论推导得出的LED潜在光效可达370lm/W甚至更高,因而在光效指标方面LED的发展尚具潜力且前景广阔。
从LED市场发展的轨迹和生产技术的不断进步来看,目前制约LED作为照明光源推广的价格过高问题将逐步得到解决,随着LED价格的快速下降,与传统光源相比,LED的优点所造就的灯具效率高、使用方便、环保、寿命长等特点将更加突出,特别是在定向照明包括隧道照明等领域将迅速得到推广。
以全长310米的隧道为例,根据国家隧道工程照明标准来设计灯具布设、功率及光学。
LED隧道灯的分布规格及数量如表1所示。
经过近6个月的运行,根据计算出来的数据,隧道使用LED照明节能效果明显。
相对钠灯总功率下降了42.3%,LED照明节能效果分析见表2。
通过上面的节能效果分析表可以看出,在使用成本上,LED光源具有很大的优势。
同时LED灯还具有以下特点: 1、绿色环保:LED不含汞,无频闪,是一种环保光源;2、耐低温,环境使用温度在-40~70℃,环境适应性非常强;3、LED隧道照明灯在均匀性方面具有高压钠灯不可比拟的优势,纵向光束角能满足要求。
科技成果——公路隧道节能照明技术成果简介采用LED灯、氙气灯代替原高压钠灯用于公路照明,辅以智能化可调光电子镇流器和智慧控制系统,可以根据需要调整光源亮度,有效减少公路照明能耗。
LED隧道灯具有功耗低、寿命长、发光效率高、启动时间短、显色指数高等优点;有源滤波技术采用适时主动抵消滤波的方式,具有及时、高效、无谐振危害的特点,车辆感应照明控制采用车辆检测与照明控制联动控制技术,减少隧道照明系统的无效耗能,在交通量较小的隧道照明系统中应用具有明显的节能效果。
氙气灯的光谱最为接近日光光谱,是目前显色性最好的电光源;光色丰富,符合人眼视觉感受,不容易导致人眼视距疲劳;相比于高压钠灯,节能率可以达到65%以上。
适用范围适合在隧道照明及公路照明工程上推广应用关键技术LED隧道灯节能照明:LED光源显色指数相对较高,在替换高压钠灯等显色指数较低的光源时,从视觉效果上,较低照明水平即可达到原有照明效果,因此在保证隧道交通安全的前提下可适当降低LED隧道照明系统功率,辅以供配电系统有源滤波技术及车辆感应照明智慧控制系统,节能效果更为显著。
(1)供配电系统有源滤波技术对于LED隧道照明系统,需要采用较高效率的驱动电源,而驱动电源通常为AC-DC变换电路,属于非线性负荷,非线性负荷将导致电网电流不随电压同步变化的特性,使得流过电网的电流是非正弦波形的,这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成,即产生了谐波,使电网电压失真,同时消耗电网上额外的电能。
本项目采用的有源滤波技术是将源滤波装置APF(Active Power Filter)并联接入系统,通过实时检测负载电流波形,得到需要补偿的谐波电流成分,并将其反向,通过控制IGBT的触发,将反向电流注入供电系统,实现滤除(抵消)谐波功能。
另外,还可提供超前或滞后的无功电流,用于改善电网功率因数、实现动态无功补偿。
图1 APF工作原理图(2)车辆感应照明控制系统节能原理设置在隧道进口前方200m处的车辆检测器检测到有车辆即将进入隧道,PLC控制系统将开启按照当时天气状况所需的照明回路;当检测到车辆驶出隧道区域,隧道内暂时没有车辆时,可延时关闭照明系统;这样可避免在隧道内无车辆时的照明系统电能消耗,如图2所示。
高速公路隧道照明节能技术在实践中的应用摘要: 高速公路隧道照明是交通节能研究的一项重点,既安全又经济节能的照明技术和节能方案是研究的重点目标和发展方向,本文通过回顾和总结高速公路隧道照明节能技术的应用实践,为隧道照明节能技术研究提供参考和经验借鉴。
关键词: 高速公路隧道照明设计参数节能措施控制措施管理措施目前,陕西省高速公路总里程已突破了3000公里,到2015年高速公路总里程将达到4100公里。
陕西多山,随着陕西省高速公路隧道照明的费用逐年增加,目前,陕西省的高速公路隧道约占总通车里程的2%,2008年我省高速公路隧道照明费用为4500万元,当我省高速公路里程达到4100公里时,隧道的照明费用预计将到达2亿元,隧道照明的运营成本将成为一个不容轻视的问题。
如何在保证行车安全的前提下,尽可能地节约照明费用,是高速公路建设和运营中必须解决的问题之一。
陕西省交通厅和陕西省交通建设集团及陕西省高速集团对隧道照明的节能和行车安全历来非常重视,从2004年起,陕西省交通厅对隧道照明节能进行了应用研究,开展了多项的课题研究和项目攻关,并将研究的结果在随后的全省高速公路的建设中推广应用,有效地将科研成果迅速转换为生产力。
本文对高速公路的隧道照明节能技术应用做进一步研究提供参考和经验借鉴。
一、设计参数的节能调整设计是工程的根本,准确合理地采用设计参数,能避免较大的能源浪费,是非常有效的节能途径之一。
我省高速公路建设起步较晚,隧道照明节能设计中的措施与高速公路的飞速发展极不适应,大多数的隧道照明设计都存在过度设计问题,设计出的隧道照明系统设计值偏大、保守,对此,我们从设计上就着手考虑合理的节能。
1. 选取合适的洞口亮度一公里的隧道,其加强照明的总功率,约占整个隧道照明功率的70%,而加强照明设计取决于洞外亮度l20(s),因此洞外亮度l20(s)是隧道照明系统的设计基准之一,洞外亮度l20(s) 的正确设定,对工程投资和运营电费都有极大的影响。
LED照明灯具在公路隧道中的应用研究(第1页)来源:陕西交通职业技术学院公路工程系作者:郗锋浏览:242人次发布:2011-07-07 注:其他网站转载须注明出处,转载而不注明出处者,一经查实,将追究其法律责任公路隧道近几年来建设规模日益扩大,在隧道建设迅速发展的同时,公路隧道照明的高成本投入和高运营费用,制约了公路隧道的发展。
为了满足日益扩大的隧道建设的迅速发展,研究了隧道照明的相关内容,以节约运营成本。
结合某高速公路隧道照明的实例,研究了LED 照明的优点,应用于公路隧道的优势,并对LED 照明灯具和普通高压钠灯进行了比较分析,表明LED 照明是一种非常节能的绿色照明,也为解决隧道照明提供了一种全新的思路。
公路隧道是公路结构中的地下构造物,与洞外明亮的道路不同。
白天车辆驶入洞内,由于亮度骤降,人的视觉反映滞后形成“黑洞效应”,很难辨别洞内情况;而车辆驶出隧道时,形成了“白洞效应”,造成强烈眩光。
夜间的情况和白天正好相反。
这种由于洞内外亮度差异大,进入或驶出隧道时,人眼需要适应时间,即产生“适应的滞后现象”。
为了解决隧道洞口亮度由亮到暗或由暗到明的视觉适应过程,让司机能清楚地辨认洞内路面上的目标或物体,消除视觉和心理障碍,不影响行车安全。
《公路隧道设计规范》( JTG D70—2004) 规定: 长度> 100 m 的隧道应设置照明。
公路隧道照明就是为了创造洞内良好的工作视觉环境质量,确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度安全地接近和穿越隧道。
白光LED( Light Emitting Diode,简称LED) 灯具是 21 世纪引人瞩目的绿色光源,是一种功耗低、寿命长、抗振动、无辐射的节能环保型光源。
自1998 年以来,在短短的几年中全球半导体与照明领域掀起一股白光LED“热潮”,使白光LED 技术不断创新和飞速发展, LED 的发光强度和稳定性得以大幅度提高。
1 LED 的工作原理及优点1.1 LED 灯的工作原理LED 中文译为“发光二极管”,是一种可以将电能转化为光能的电子器件,具有二极管的特性。
公路隧道应急照明设计探讨摘要:当隧道照明正常时,隧道内路面有足够的照度,隧道中快速行驶的汽车,大部分司机通常情况下也不用打开车灯或只需打开车前小灯;在行进中当正常照明突然失去时,司机就会产生暂时性的视觉失明,而此时汽车灯光无法及时开启,如应急照明不能及时切入,则可能在顷刻之间造成事故。
本文就公路隧道应急照明设计进行了阐述探讨。
关键词:隧道照明照明设计应急照明隧道照明由于突然停电或其他原因而熄灭,在灭灯最初数秒钟内是最危险的。
此时,如果某一汽车突然急减速,而后面其他车辆仍以原速度继续行驶,在这种亮度突然降低的情况下汽车速度突然变化会带来危险。
但在几秒钟后汽车前灯点燃,驾驶员慢慢适应环境,危险才能消除。
因此,事故照明在停电后数秒钟点燃是不能满足要求的,宜有两个以上独立电源供电,应急照明应有另外的独立供电系统。
备用电源能在主电源停电后自动投入,并持续3min以上。
应急照明的照度一般应为正常照明的1/5以上,对于长时间停电,则希望设置诱导照明,此时应在隧道内壁等间隔布灯,以指引隧道内壁位置及进出方向。
在长隧道及特长隧道中,应设置避灾引导灯,保证光源不熄灭,确保隧道内车辆的安全行驶。
一、公路隧道应急照明设计1)利用基本照明灯作为应急照明。
从布灯方式上分为利用基本照明灯作为应急的方案和单独设置应急灯的方案。
这2种方案都可以满足要求,由于大部分隧道采用高压钠灯照明,而高压钠灯(包括其他气体放电灯统称为hid)断电后再启动时间较长(5~8 min),很难作为应急照明灯。
目前国内外采用高压钠灯作为隧道中照明光源的常规做法是单独设置应急灯,但这样会造成重复投资,且在布局上影响美观。
为了节约成本与节能等,隧道可采用利用基本照明灯作为应急照明的方案。
平时应急照明作为基本照明的一部分,当基本照明出现故障后应急照明灯继续工作,以保证隧道内行车安全。
2)疏散及诱导照明。
当隧道内发生火灾时,产生的大量烟雾将笼罩在隧道顶部,并随着气流方向向前推进。
高速公路隧道照明综合节能技术的研究和应用摘要:高速公路隧道照明是交通节能研究的重中之重,在隧道洞口前端运用透光棚,可以取消或降低隧道的加强照明;通过提高隧道路面照明的总均匀度,可以降低照明的平均亮度,这种安全又节能的照明技术和节能方案是研究的目标和发展方向。
文章采用智能调光控制技术,从多角度分析不同光源的优缺点和控制模式为当前实施隧道照明节能改造方案提供参考。
关键词:公路;隧道;节能;研究前言随着高速公路建设的大发展,高速公路中隧道所占的比重也越来越大,而隧道照明用电则是整个高速公路运营用电的大头,已经成为高速公路运营管理部门的一个沉重的负担。
如何使隧道照明既能保证驾驶员的行车安全,又能最大程度地节约电能是高速公路建设和运营管理部门面临的一个重要研究课题。
1、公路隧道照明节能技术应用的背景分析随着隧道照明技术的不断发展,集成度高越来越高,电子技术光学技术的发展已超越了单纯照明的观念,新型照明系统的能耗节约以及经济性也在不断提升,研究在高速公路隧道照明节能技术的应用具体要注意以下几点:1.1、证光色应与周围景物的相互协调,避免亮度过高或产生眩光,还要保证灯光的射向和强度要达到应有的节能要求和环保要求。
1.2、工程来讲,在实施过程中一定要结合实际需求,进行光照设计,加强对产品选购的科学性和合理性规范工程操作,做好安装调试以及运行管理。
1.3、公路隧道照明节能技术的应用,必须要满足综合性空间的照明要求,通常情况下,采用金卤灯和高压钠灯混光配合的方法,形成相互补充,照明效果更好。
所以,对于照明设计件的选择,最好保证照明器和装置的合理性,一方面,要保证其照明功能,还要保证其装饰效果,形成二者的协调统一。
1.4、要的基本原则,就是根据功能要求和环境条件决定合适的光特性,一要符合场地的环境要求,二要达到经济性,这才是照明节能技术的设计的根本目的,在实际应用过程中,要有合理的光分布,发挥明视觉效力,改善环境照明质量,由于高速公路隧道照明其在交通区域内,重点是考虑视环境的满意程度2、高速公路隧道照明节能技术应用的要点分析2.1、照明设计参数对于照明设计参数,在实际应用时,要注意节能调整。
高速公路隧道LED灯照明应用研究隧道是高速公路中的重要组成部分,而隧道的照明系统对于保障行车安全起着至关重要的作用。
传统的隧道照明采用白炽灯或者荧光灯,但是这种照明方式存在能耗高、寿命短、维护成本高等问题。
近年来,随着LED技术的发展,越来越多的隧道照明系统开始采用LED灯,这种新技术照明系统相比传统照明系统具有能耗低、寿命长、光效高、耐用等优势,因此备受青睐。
本文将对隧道LED灯照明应用进行深入研究,探讨其在高速公路隧道中的应用前景和发展趋势。
一、隧道照明的重要性隧道作为交通基础设施,一般位于地下或者山体内部,光线较暗,行车安全性较低,因此对隧道照明系统的要求较高。
良好的照明系统不仅可以提高驾驶员的视线和视野,减少行车疲劳,提高行车安全,还可以减少车辆事故发生率,保障交通安全。
隧道照明系统的设计和选择对于保障公路交通安全至关重要。
二、LED灯在隧道照明中的应用优势相比传统的白炽灯或荧光灯,LED灯在隧道照明中具有诸多优势。
LED灯具有高光效,亮度高,能够提供足够的照明强度和良好的视觉效果;LED灯具有长寿命,通常可以达到数万小时,大大降低了更换和维护成本;LED灯的能耗低,对比传统照明系统可以节能30%以上,降低了能耗支出;LED灯具有较好的抗震性和耐用性,适合长时间、高频率的使用环境,大大降低了使用风险和维护成本。
LED照明系统在隧道中的应用将成为未来的主流趋势。
隧道LED灯照明系统的应用涉及到诸多技术难题。
隧道照明系统需要考虑到光照均匀度和亮度一致性,特别是在隧道入口和出口处的光照需要考虑到车辆进出的瞬间变化,因此需要有智能调光和遥控的功能;隧道照明系统需要具备防水、防尘、防腐蚀等功能,因为隧道处于地下环境,对于照明设备的环境适应性要求较高;为了提高照明系统的可靠性和安全性,需要考虑到电气设备的防爆、阻燃等特性,避免因为照明设备本身的问题引发事故;LED灯照明系统还需要考虑到节能和环保的问题,需要有智能调光、自动开关等功能。
公路隧道照明设计应解决好隧道中特有的视觉现象,尤其是根据隧道所在地的光气候、朝向、隧道入口的光环境等,选择合适的洞外景物亮度值等照明设计参数值,它们关系到公路隧道照明节能、交通安全和快速。
关键字:隧道照明[42篇] 察觉对比[1篇] 照明设计[238篇] 照明节能[32篇] 照明安全[2篇]1.引言公路隧道由于具有缩短里程、节省时间、提高交通运输效率、节省用地和有利于保护生态环境等优点,在山区的公路建设中被广泛采用。
因此,隧道照明设施的规模及数量越来越大,隧道的运营电费和维护费用也越来越高,照明节能和照明安全也越来越突出,为了解决好照明节能和安全问题,就必须研究公路隧道照明。
隧道的构造比较特殊,它的两侧和顶部是封闭的,会产生隧道特有的人眼明适应和暗适应,尤其是白昼的视觉问题。
在白昼,刚接近长隧道时,驾驶员看到是一个黑洞,这是“黑洞”现象;如果隧道较短,则会产生“黑框”现象;由于洞外亮度大,进入隧道后,人眼需要适应时间,即产生“适应的滞后现象”;对于长隧道的中间段,汽车废气会形成烟雾,影响驾驶员的可见度;在隧道出口,会产生一个很亮的洞口,形成强烈的眩光,降低驾驶员的可见度,这就是“亮洞”现象。
上述这些现象均会对驾驶员的视觉生理产生影响;在隧道中同时还会产生管状视觉现象和闪烁现象等,这些现象也均会对驾驶员的视觉心理产生影响,会使驾驶员产生心理上不舒适感,从而产生安全隐患。
所以隧道照明设计必须解决好隧道照明特有的视觉问题,尤其是确定合理的洞外亮度值,这样才能创造出良好的视觉环境,从而更有利于隧道照明安全和节能。
在机动车交通量和设计行车速度一定的条件下,隧道洞外景物亮度值大小将直接关系到入口段亮度值大小,也即与隧道照明节能、营运电费、工程投资和行车安全等有关。
2.洞外景物亮度研究目前在进行隧道照明设计时,入口段的亮度值是由洞外亮度L20(s)乘以入口段亮度折减系数K近似算得[1],而确定洞外亮度L20(s)的方法主要有4种:查表法,黑度法,数码相机照相法和亮度计算法(环境简图法)。
公路隧道照明设计计算详细案例公路隧道的照明设计是十分重要的,它不仅能提供足够的照明亮度,还能增加驾驶员的安全感,减少事故的发生。
下面是一个关于公路隧道照明设计计算详细案例。
条公路隧道的长度为3000米,采用一种高压钠灯进行照明。
根据规范要求,隧道内每米长度需要达到100Lx的照明亮度。
首先,我们需要计算出照明灯具的数量。
照明灯具的间距可以根据光亮程度来确定。
一般情况下,公路隧道采用的是对称照明,即沿隧道两侧各有一排灯具。
根据经验,灯具间距一般为4至5米。
这里我们选择灯具间距为4.5米。
根据灯具间距,我们可以计算出需要的灯具数量。
隧道长度为3000米,每隔4.5米放置一个灯具,可计算出灯具的数量为3000÷4.5=667个。
然后,我们需要计算照明灯具的功率。
高压钠灯的光效一般为120Lm/W,根据规范要求,每米长度需要达到100Lx的照明亮度。
可以得到每米长度所需要的光通量为100Lx×1m=100Lm。
根据光效和光通量的关系,可以计算出每米长度所需要的功率为100Lm÷120Lm/W=0.83W。
最后,我们可以计算出整个隧道所需要的总功率。
隧道的长度为3000米,每米长度需要的功率为0.83W,可计算出总功率为3000m×0.83W/m=2490W。
在实际设计中,为了保证照明系统的可靠性和连续性,一般会按照双回路供电的方式进行安装。
这样,即使一条回路发生故障,仍然能够保证隧道内部有足够的照明。
在上述设计中,我们假设了灯具间距为4.5米,高压钠灯的光效为120Lm/W,照明亮度达到100Lx。
在实际设计中,还需要考虑其他因素,如隧道的形状、负荷均匀度和节能要求等,以确保照明系统的性能能够满足要求。
综上所述,公路隧道照明设计是一个复杂而细致的过程,需要考虑到多种因素。
在实际设计中,需要根据规范要求和实际情况进行合理的计算和选择,以确保照明系统的性能和可靠性。
同时,还需要进行定期的检测和维护,以保证照明系统的正常运行。
摘要:拟研发一套隧道照明智能检测系统,该系统可通过全景亮度检测、照度数据检测和检测数据定位等模块协作运行,对被检测隧道的照明情况进行客观、准确的记录和分析,对隧道照明设施进行运营状况评价,对于隧道照明系统的长期养护具有重要指导作用。
关键词:隧道照明;智能检测;运营状况评价0 引言隧道作为一种特殊的构造物,对我国交通事业发展起到了极大的促进作用,鉴于其“穿山越岭”的特殊性,导致其洞体内部与外界产生极大的亮度差,隧道长度越长,亮度差越大,为了保证隧道内外驾驶的安全性及舒适性,隧道照明系统越来越成为隧道运营不可缺少的部分。
1研究目的及意义每年全国各省市都会对隧道照明系统进行相应检测,但实际情况是隧道照明检测方法相对模糊,导致各检测单位的检测方法差异性较大,很难客观准确评价隧道照明系统的运营状况,而且检测基本都以抽检为主,覆盖面小,亮度值较低的区域很容易被遗漏,不能进行针对性较强的照明管理和养护。
隧道照明检测主要以照度、亮度及由此衍生的均匀度、纵向均匀度作为指标。
亮度检测由于受到检测条件限制,一直以来较难对其进行有效检测。
而照度检测相对容易,在当前的隧道照明检测中,通常使用照度计,采用传统人工逐点测量的方法来检测照度,通过相应的换算系数得出对应的亮度值,但此方法检测效率低,所需人工多,耗时久,检测点位有限,且换算系数不一定符合实际情况,同时与检测人员检测时的光线环境、有无遮挡,读数是否稳定,照度计精度及校准情况有密切联系,很难做到标准化。
不管是传统的亮度检测,还是照度检测,都需要封道开展检测。
在2019年山西省高速公路隧道提质升级行动中,照明检测作为一个主要评价内容,由于全省隧道有960 km,只能进行抽检,存在检测标准不一、设备存在差异性、耗时长、需封路检测等诸多问题,所以现阶段有必要对隧道照明检测方法进行研究分析,研发更加智能快速的车载隧道照明智能检测系统。
2 研究内容2.1具体内容照明检测系统结构如图1所示。
秦岭终南山公路隧道照明设计1 概述秦岭终南山公路隧道是我国交通规划网内蒙古包头至广州茂名高速公路的控制性工程,也是陕西省公路主骨架西安至安康高速公路的“咽喉工程”。
隧道采用双洞四车道,设计时速80km,全长18.02km,在山岭公路隧道中长度居世界第二,总建设规模世界第一,是我国目前已建成的最长公路隧道。
该隧道已于2007年1月20日正式通车。
基于隧道在空间结构上呈“管状性”的特殊环境,安全因素尤为重要,往往极小的交通事故也会诱发大的灾害,照明系统作为安全行车最基本的组成部分,其设计的好坏直接影响到交通事故的发生概率。
2 一般照明一般照明包括保证隧道内正常行车所必需的基本照明和消除出入口“白洞”和“黑洞”效应的加强照明。
设计中对基本照明光源的选择进行了荧光灯和高压钠灯的方案比选,最终确定采用光效更高、透雾性更好、寿命更长的高压钠灯作为终南山公路隧道的基本照明光源,出入口加强照明采用大功率高压钠灯。
经计算,隧道基本照明布灯方案为:两侧交错布灯,间距为10m,灯具安装于距路面中心5.3m处的隧道侧壁上。
为了美观,加强照明灯具的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。
按规范要求一般照明为一级负荷。
根据《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T 16-92)第11.8.6条要求:“特别重要的照明负荷,宜在负荷末级配电盘采用自动切换电源的方式,也可采用由两个专用回路各带约50%的照明灯具的配电方式。
”显然,“在负荷末级配电盘采用自动切换电源的方式”不适于隧道照明,本隧道采用“由两个专用回路各带约50%的照明灯具的配电方式”。
这样即使在有一路电源或一台变压器检修或故障的情况下,也能保证隧道内最少有一半灯具正常点亮,不会引起整个隧道一般照明灯具全部熄灭而对高速行驶的车辆造成危险。
隧道内的照明根据各区段在不同环境下的亮度要求及交通量进行控制。
通过隧道内、外设置的亮度监测仪和环形线圈来检测隧道口附近的光强,并通过隧道的交通量来控制各区段的照明亮度,使驾驶员尽快适应隧道内、外的光强变化,消除因光强变化所引起的视角障碍,从而达到既满足隧道的亮度要求,保证行车安全,又能延长灯具使用寿命和节约能源的目的。
论述了影响公路隧道照明的主要影响因素,提出了照明功率与交通量、隧道长度、坡度等因素之间关系的模型,分析了过渡段3的设置条件,探讨了设计参数对照明功率的定量影响。
关键字:公路隧道[8篇] LED[2080篇] 隧道照明灯[1篇] 照明设计[238篇] 节能率
[1篇]
1.引言
影响公路隧道照明设计的因素很多,往往因照明设计参数的选取不同,给工程投资与运营产生很大的影响。
鉴此,有必要对设计参数对照明功率的影响进行定量分析,探讨其间的相互关系,达到节能与节约工程投资的目的。
本文将就这一问题进行论述,以期对照明设计、照明设计标准的修订起到借鉴作用。
2.设计参数
公路隧道照明设计参数,包括隧道特性参数、环境参数、交通参数、隧道照明灯参数以及养护管理参数5个方面。
(1)隧道特性参数:包括隧道坡度(S,%)、净宽(W,米)、隧道长度(L,米)
和路面反射性能(F,以亮度与照度的换算系数表示);
(2)环境参数:以洞外亮度(L20)来反映;
(3)交通参数:包括设计期末高峰小时交通量(Q,辆/小时)、设计速度(V,公
里/小时)、以及交通组织(单向交通或双向交通);
(4)隧道照明灯参数:由于设计时不能规定产品规格,而不同厂家的隧道照
明灯的配光曲线不同,故只能按照利用系数法进行设计,因此,设计中与隧道照明灯相关的参数有光源的光效(E,lm/w)、每盏灯的功率(P,瓦)和灯具利用系数(N);
(5)养护管理参数:以M来表示。
3.入口段长度与坡度的关系
隧道照明段落划分为入口段、过渡段、基本段和出口段4个部分,在此主要
讨论入口段与过渡段。
以DS代表照明停车视距(米),h代表洞口内净空高度(米),则根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1-1999)[1] (以下简称《规范》),隧道入口段长度Dth(米)可按下式计算[1]:
亮度折减系数与交通组织、设计速度及交通量相关。
《规范》中给出了不同速度时亮度折减系数随交通量变化的最大与最小值,当交通量处于最大与最小交通量之间时,采用内插计算亮度折减系数,据之可按以下公式计算亮度折减系数(当交通量大于公式中的最大值时按最大值计算,当交通量小于公式中的最小值时按最小值计算)。
对于过渡段照明,仍可按式(4)计算需要的照明功率,此时,过渡1、过渡2、过渡3的折减系数K1分别为0.3K、0.1K与0.035K。
5.照明功率与隧道特性、交通量和洞外亮度的关系分析
在此主要探讨高速公路隧道交通量、隧道长度与照明功率的关系。
由于采用V=100远较V=80所用的照明设施多、运营费用高,隧道内又是事故多发区,故《规范》要求采用V=100时要进行专题论证,而V=60又是高速公路最低车速要
求,不利于高速公路效益的发挥,所以,本文仅对V=80时的情形进行讨论。
5.1过渡段设置与交通量和洞外亮度的关系
以设2400≥Q≥700时,基本段的亮度需求为Q=2400和Q=700需要的亮度的线性内插(参照CIE 16x:2004[2])),从而,隧道基本段亮度B与交通量的关系如下:
(若L≥3000,X=0.8, 否则,X=1) (11)
设过渡段3的要求亮度B3与基本段的照明B之比为R,即R= B3/B,设R≤R1时可以不设过渡段3,即不设过渡段3的条件为,
6 讨论
《规范》规定,h=6~8,隧道照明灯一般安装高度为6米左右,而h取值越大,入口段长度越小,从偏保守来考虑,下面就h=6,V=80时,入口段、过渡段、
基本段照明功率关系、参数变化对照明功率的影响等进行讨论。
(1)计算表明,隧道入口段长度随坡度的变化在(78.3~103.7)米范围内,不设过渡段3时,入口段、过渡段与出口段的长度之和在(299.3~324.7)米范围内,设过渡段3时,入口段、过渡段与出口段的长度之和在(432.3~457.7)米范围内,因此,本文的计算公式一般不适合500米以下的隧道,从此也可以看出,对500米以下隧道的照明,《规范》应该进行补充。
(2)由式(14)、式(19-1)和式(19-2)可以算出,不设过渡段3与设过渡段3时时,过渡段照明的总功率分别是入口段照明总功率的(30~40)%和(35~46)%;由式(14)、式(18-1)或式(18-2)可以算出,基本段与入口段功率之比为B﹒Lj/ [(2.7405~3.6295)L20];
(3)按沥青路面与水泥路面反射值的中间值考虑,隧道路面采用水泥路面比沥青路面照明功率少60.8%,因此,采用水泥路面更节能。
(4)由式(14)~式(20)可见,入口段与过渡段的照明功率,随洞外亮度的增加而线性增加,随交通量的增加而线性增加;基本段照明功率随隧道长度的增加而线性增加,随交通量的增加而线性增加;出口段照明功率,随交通量的增加而线性增加。
(5)对于3000米以上的隧道,根据《规范》,基本段亮度要求为(1.6~
3.6)cd/m2,其与CIE 16x:2004的规定(大约为1.75~3.25)基本相当,因此,对于特长隧道,现行规范仍然适应。
(6)由于LED隧道照明灯是定向光,其灯具利用系数N为0.8~0.9,而其它光源灯具利用系数N为0.4~0.5,由式(4)、式(5)、式(6)知,无论对于哪个照明段落,当LED灯光源的光效(lm/w)与其它光源光效相同时,采用LED照明可节约47.06%的照明功率。
(7)由于基本段和出口段照明需求仅随交通量的增加而增加,而入口段与过渡段照明需求不但随交通量的增加而增加,而且随洞外亮度的增加而增加,故入口段与过渡段在运营中照明功率需求变化范围远大于基本段和出口段的照明需求,换句话说,入口段与过渡段的节能率远大于基本段和出口段的节能率。
对于LED照明,采用调流控制必然增加工程投资,因此,应从全寿命期运营的经济性出发,根据工程特点,论证基本段、出口段调光控制的必要性。
参考文献
[1]《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1-1999),人民交通出版社;
《Technical Standard for Ventilation and Lightingof Highway Tunnel》(JTJ 026.1-1999),The Press of People's transport;
[2]Guide for the lighting of road tunnels and underpasses,CIE 16x:2004;
[3]Code of practice for the design of road lighting ,BS 5489-2:2003;
[4]《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D71-2004),2004年12月;《Design Specification for Traffic Engineering of Highway Tunnel》(JTG D71-2004) 2004.12;
[5]《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004),人民交通出版社;《Code for Design of Road Tunnel》(JTG D70-2004),The Press of People's transport;
[6]Alan Beard,David Cope, Assessment of the Safety of Tunnels, Brussels:European parliament,on 16th May 2007;
[7]ROAD TUNNELS:A GUIDE TO OPTIMISING THE AIR QUALITY IMPACT UPON THE ENVIRONMENT, World Road Association:PIARC Technical Committee C3.3 Road Tunnel Operations,2008.4;
[8] 公路隧道节能技术研究,重庆交通科研设计院,2008年4月;
Study on the Energy technology in Highway tunnel, Chongqing Communications Research and Design Institute,2008.4。