两龙高速公路隧道照明运营状况调查分析

王少飞 涂 耘 张 琦 李 科 谢晓辉 刘 琦 蔡坚健

(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司 隧道建设与养护技术交通行业重点实验室，重庆 400067;2.国家山区公路工程技术研究中心，重庆 400067;3.浙江金丽温高速公路有限公司 监控中心，丽水 323000)

1 引言

两龙高速公路全长222.24km，由龙 (游)丽(水)高速公路、丽 (水)龙 (泉)高速公路两段构成，系浙江省规划公路干线网中“两纵、两横、十八连、三绕、三通道”之二连。两龙高速公路大部分位于浙南山区，桥隧比例较高 (如图1所示)，全线共设置隧道45座，其中长隧道13座、中隧道6座、短隧道26座，其显著特点是隧道数量多、隧道群密集分布［1］。两龙高速公路于2007年底全线建成通车，由于与其衔接的省际高速公路尚未建成，目前日交通量较小，降低电耗、节约电费成为运营管理公司亟待解决的重要课题。

本文在查阅资料、实地调研、现场测试的基础上，客观分析当前两龙高速公路隧道照明运营存在的突出问题，并据此提出针对性的照明运营节能策略，以响应《浙江省交通运输节能减排专项行动方案 (2009—2012)》，推动两龙高速公路节能减排工作深入开展。

图1 两龙高速公路沿线风貌

2 两龙高速公路交通状况调查分析

以龙泉收费站、龙游南收费站为例，2座主线收费站近3年日交通量统计数据见表1～表2［1］。显然，两龙高速公路高峰小时交通量属于《公路隧道通风照明设计规范》 (JTJ 026.1—1999)［2］规定的“近期交通量”;此外，两龙高速公路交通组成也以小型车为主。上述因素使得两龙高速公路在投入使用初期，公路隧道照明运营需求相对较低［3］。

表1 龙泉收费站交通量统计数据

表2 龙游南收费站交通量统计数据

3 两龙高速公路隧道照明运营现状

3.1 洞外亮度L20(S)

在2010年8月晴好天气状况下，对两龙高速公路典型隧道洞外亮度L20(S)展开现场测试，其部分测试分析结果如图2～图3所示，洞外亮度L20(S)变化曲线如图4～图5所示。

测试分析结果表明［3］:①两龙高速公路采用端墙式洞门的隧道，其洞外亮度L20(S)取3000cd/m2较为合理，采用削竹式洞门的隧道，其洞外亮度L20(S)取2500cd/m2较为合理;②在夏季 (6～8月)晴好天气状况下，洞外亮度L20(S)最大值一般出现在11:00～14:00。

图2 阉基头隧道洞外亮度L20(S)测试分析图 (13:00)

图3 东田隧道洞外亮度L20(S)测试分析图 (11:00)

以赤石岭长隧道为例，其照明设计方案见表3［1］，两龙高速公路其他隧道的照明方案与之类似，

图4 阉基头隧道洞外亮度L20(S)变化曲线

图5 东田隧道洞外亮度L20(S)变化曲线图

3.2 洞内路面亮度

只是部分短隧道加强照明段长度有所减少。赤石岭隧道各照明段测试数据见表4［4］。

表3 赤石岭隧道照明设计方案

表4 赤石岭隧道各照明段测试数据

续表

3.3 照明供电状况

以赤石岭隧道变电所为例，其低压照明线电压Us实测值为382V，比额定电压Ue高0.5%，属正常供电电压范畴［1］，不会对公路隧道照明运营系统能耗产生额外影响。

4 两龙高速公路隧道照明系统评价

根据查阅资料、实地调研、现场测试、数据分析的结果，目前两龙高速公路隧道照明运营系统主要存在以下5方面的突出问题。

4.1 隧道照明系统存在过度设置

隧道照明系统过度设置是我国山区高速公路的一大“通病”［5］，两龙高速公路也不例外。以中、长隧道照明设计方案为例，洞外亮度L20(S)一般按4000 cd/m2取值，加之未考虑根据交通量增长情况设计照明系统分期实施方案，致使入口段、过渡段及出口段照明运营亮度远高于当前公路隧道安全行车所需亮度，如图6所示。

图6 中、长隧道照明运营亮度需求对比

4.2 中短隧道照明系统过于庞大

两龙高速公路全线中短隧道数量比例约占71.11%，经查阅资料及实地调研，全线短隧道照明设计参数与长隧道基本相同，由于未考虑短隧道照明的特点与需求，从而造成其规模尤其庞大，电能浪费较为严重。

4.3 隧道照明控制模式需要改进

根据运营管理人员介绍，两龙高速公路隧道只有在夏季大晴天才开启全部加强照明回路，其余时间仅有2种照明控制模式:白天开启一半照明回路，夜间开启一半基本照明回路，这就使得其实际照明运营既不安全也不节能。

4.4 未考虑连续隧道照明特殊性

根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1—1999)［2］，当2座隧道间的行驶时间按设计速度考虑小于30s，且通过的前一座隧道内行驶时间大于30s时，后续隧道入口段亮度应进行折减。两龙高速公路隧道群众多，隧道照明系统设计未考虑连续隧道入口段亮度折减，也是造成照明系统规模庞大的重要原因之一。

4.5 未系统性考虑隧道照明节能

公路隧道照明节能是一项系统工程［6～10］，需要从照明设计参数取值、光源和灯具选择、灯具布置方式、照明控制模式、节电设备应用、养护管理等方面统筹考虑。目前两龙高速公路隧道照明节能措施较为单一，不能实现照明节能效益最大化。

5 两龙高速公路隧道照明节能策略

根据两龙高速公路隧道照明系统评价结论，以尽可能不改变现有隧道照明系统构成为前提，提出科学适用的照明节能控制方案 (以赤石岭长隧道为例)，见表5。由于中、短隧道照明需求水平相对较低，可以通过少开加强照明回路及简化加强照明段达到节能控制的目的，以长度L＜300m直线隧道为例，其照明节能控制方案见表6。针对两龙高速公路隧道特点，结合隧道长度、线形、洞门形式，研究人员制定出多种照明节能控制方案，并编制了《两龙高速公路隧道照明节能运营技术指南》。

表5 赤石岭隧道照明运营控制方案

表6 长度L＜300m直线隧道 (端墙式洞门)照明运营控制方案

续表

6 两龙高速公路隧道照明节能效益

前文所述照明节能控制方案与既有照明控制方案的能耗对比见表7～表8。显而易见，本文提出的照明节能控制方案经济效益是极为显著的。

表7 赤石岭隧道照明运营能耗对比表

表8 长度L＜300m直线隧道 (端墙式洞门)照明运营能耗对比表

续表

7 结语

(1)通过资料调研、现场测试、数据分析及技术交流，对两龙高速公路隧道照明系统运营现状进行了客观评价，主要存在隧道照明系统存在过度设置、中短隧道照明系统过于庞大、隧道照明控制模式需要改进、未考虑连续隧道照明特殊性、未系统性考虑隧道照明节能等5方面的突出问题。

(2)结合两龙高速公路隧道照明系统评价结论，以尽可能不改变现有隧道照明系统构成为前提，提出科学适用的管理性节能策略。分析计算表明，照明节能控制方案的实施预计可实现两龙高速公路隧道加强照明节能50%以上 (按系统功率计算)，具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。

(3)建议随着经济社会的发展及可再生能源技术的逐步成熟，适时开展结构性节能技术研究 (如太阳能光纤照明技术)，提高“绿色能源”在两龙高速公路隧道的使用比例，不断优化能源结构。

［1］招商局重庆交通科研设计院有限公司隧道工程所.金丽温、两龙高速公路隧道照明调研报告［R］.重庆:招商局重庆交通科研设计院有限公司，2011.

［2］交通部重庆公路科学研究所.JTJ 026.1—1999公路隧道通风照明设计规范 ［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［3］招商局重庆交通科研设计院有限公司隧道工程所.高速公路隧道节能照明参数及运营策略研究总报告［R］.重庆:招商局重庆交通科研设计院有限公司，2011.

［4］招商局重庆交通科研设计院有限公司隧道工程所.金丽温、两龙高速公路隧道照明现场测试报告 ［R］.重庆:招商局重庆交通科研设计院有限公司，2011.

［5］涂耘，王少飞，张琦，等.西汉高速公路隧道照明系统评估研究 ［J］.照明工程学报，2010，21(5):15～21，36.

［6］王少飞，涂耘，邓欣.公路隧道节能减排对策 ［J］.铁道工程学报，2011，28(5):71～75，114.

［7］涂耘，王少飞，张琦，等.“低碳经济”背景下公路隧道照明节能策略 ［J］.现代隧道技术，2011，48(3):14～21.

［8］王少飞.论公路隧道运营管理 ［J］.现代隧道技术，2010，47(S):45～50.

［9］王少飞，张琦，李科.基于GPRS技术的中、短公路隧道照明远程监控方案 ［J］.电气应用，2010，29(23):46～51.

［10］谭仪忠，刘元雪，孙树国.地下工程节能减排研究进展 ［J］.地下空间与工程学报，2010，6(S2):1533～1537.