浅谈高速公路隧道照明系统节能措施

王晓龙

摘要：现阶段，随着综合国力的发展，我国高速公路建设蓬勃发展，公路隧道建设里程数不断增加。随之而来的隧道照明能源损耗也日益严重，这不仅对环境造成很大的污染，也违背国家大力倡导的节能减排理念。因此，本文针对当前高速公路隧道照明存在的问题，从供电和控制两方面入手，并对照明设计参数进行优化。在保障高速公路隧道安全運营和驾驶员驾驶舒适性的前提下，尽可能降低隧道照明电能消耗。

关键词：高速公路;隧道照明系统;节能措施

1 高速公路隧道照明概述

1.1 研究目的和意义

高速公路隧道呈中间封闭、两端开口的管状结构。由于其特殊的结构特点，造成了隧道内外亮度差距较大，会导致驾驶人员在进出隧道时产生“黑洞效应”和“白洞效应”。这种效应使得驾驶员在驾驶过程中出现视觉延迟，存在很大的安全隐患。为解决这一问题，当前主要通过提高隧道内照明亮度来保证驾驶员通行质量。这就会导致公路隧道的照明费用和运营费用不断增加，造成大量的能源浪费和环境污染。根据调查，当前高速公路运营的所有费用中，有75%是用于电费支出，而在这些电费支出中，又有90%的费用用于支付高速公路隧道中的照明用电。

1.2 高速公路隧道照明现状

当前，对高速公路隧道照明节能技术的研究有很多。在灯具选型方面，已经有大部分隧道采用具有节能环保、寿命长等优点的LED灯具代替传统的发光效率低、损耗大的高压钠灯。通过对比了LED灯具与传统高压钠灯，论述了LED应用于隧道照明的优势。在灯具安装方面，目前研究者们通过建立隧道照明灯具布置模型，分析了不同布灯方式和照射角度对隧道照度、均匀度、路面亮度的影响，得出了交错布置、150°照射角度情况下，隧道内照明效果最佳。在照明控制系统方面，控制方法逐渐由时序分级调光控制方法向实时分级调光控制方法过渡。目前，多数实时分级调光控制方法并未充分考虑周围环境因素的影响，并且分级调光方法实质上就是分级逻辑开关方法，这种控制方法节能效果并不明显，同时也造成隧道照明亮度不均匀的现象。为了解决隧道照明“节能”与“安全”这一重大矛盾，又出现了一种无级调光控制方法。无级调光每级调整的范围较小且更精确，但目前正处于研究阶段。

2 隧道照明的研究及实践

2.1 结合隧道主体环境状况对照明设施进行优化

通过对现阶段隧道结构的研究了解到，隧道大多是由入口段、过渡段、基本段、出口段这4部分组成的，入口段、过渡段、出口段这3部分的长度基本相同。因此，在照明设计时，其照明参数的计算可结合现有规定要求实行准确测算，加强照明功率及亮度设置的合理性。通常情况下，以5000m隧道照明设施安装功率为参照点，2500m左右的隧道照明功率应为其的50%左右;1000m隧道的照明功率在65%～75%。不过因为环境条件的不同，所以在照明功率确定前，需先对现场环境予以勘查，并结合现场环境特征调节照明功率。尤其是一些短隧道，应通过观察其通视状况，运用简化或者取消入口段、出口段照明的方式，配合电光的诱导以及路面的电光安全装置，解决隧道中照明消耗问题。通过简化或取消短隧道照明，让照明标准适应近期修订的隧道照明基本思路。

2.2 将节能理念引入到主体工程建设中

隧道出入口位置属于能耗较大的区域，为实现外界与隧道的连接，降低光线转变对驾驶员带来的影响，在出入口位置的照明设计中，会采用相对比较高的照射强度，相应的电能损耗也会增加。为降低能源损耗，在设计过程中，可通过新发展理念的融入来降低外界与出入口连接位置的光线照射效果，通过洞口植物栽植等方式，降低入口处的亮度，或通过内部铺设瓷砖的方式来增大隧道出入口的亮度，以实现内外照明的一致性、协调性，加强照明亮度的均匀性。另外，还可结合工程实际特点，在新发展理念的指导下，将功能性需求与隧道照明设计结合起来，充分利用现有的地形优势来做好出入口位置的减光或增光效果，降低照明能耗。如果采用的是铺贴瓷砖或涂抹发光剂的方式，需要在使用前实行相应测试，确保其可行性后，将其应用到隧道照明中来，确保驾驶员有一个较为清晰的视野，提高照明质量，避免危险的发生。

2.3 合理应用清洁能源和直流电源

在现今社会发展中，随着环境污染力度的不断加大，人们开始逐渐加强对可再生能源的利用，如太阳能、风能等，以缓解环境危机，改善环境质量，促进经济进步。在高速公路隧道照明设计中，为降低电能损耗，也可加大可再生及清洁能源的应用，在强化照明效果的基础上，实现节能降耗目标。通过调查了解到，当前我国的太阳能在世界范围内已经处于领先地位，并且国家也高度重视该领域，最近一段时间内，石墨烯等新型的半导体材料研制成功，这一新的创举为新能源和材料的应用提供了最新的突破。不过对于发展中国家来说，高速公路隧道照明会受到供电距离、电气设备等因素的影响，虽然很多发展中国家都开始加大太阳能这类清洁型能源的应用，但是由于隧道照明用电量较大，如果单纯依靠清洁型能源供电，会造成较高的供电成本，且也无法保证供电效果，再加上太阳能转换技术发展还不是十分完善，在使用中存在一些问题有待解决，限制了太阳能资源的应用。因而在使用清洁型能源用电的过程中，还需配合电光诱导设施来降低能源损耗，维护隧道通车安全。

3 隧道照明节能问题的解决措施

3.1 严格控制照明灯具质量

高压钠灯的寿命前期工作电压上升会提升灯泡功率，缩短寿命，在灯泡的寿命后期，会降低灯泡功率与发光效率，从而对灯泡使用寿命造成影响。传统电感是镇流器存在功率低、损耗大等问题，电子镇流器的功率高则节能效果显著。

3.2 建立和完善行业技术标准

近年来，我国发布了多项关于公路隧道照明问题的文件，包括隧道通风照明设计规范，照明设计细则，照明灯具等，逐渐完善公路隧道照明行业的标准。然而该类设计规范和设计标准不全面，隧道内所使用的洞内照度仪、LED灯、LED诱导灯、洞外亮度仪等照明设备缺乏行业技术标准，需要编制关于隧道定向光照明设计指南。

3.3 推广应用新型隧道照明技术

技术人员应研发新型隧道照明系统，如研发色温可调节的LED照明设备用于隧道入口，解决晴天与雨雾天气的灯光转化问题;研发用于短隧道照明的风能和太阳能等新能源发电技术;研发隧道洞口的减光与遮光技术;解决隧道内照明环境与土建装饰材料的协调性问题;蓄能自发光与反光涂料在小流量隧道以及夜间照明节能应用等，以实现典型工程示范化与产品技术开发产业化。

4 结语

在高速公路隧道照明过程中，照明供电系统和照明控制系统起着非常重要的作用。因此，本文着重从这两方面考虑，利用清洁能源供电，实现节能环保。提出隧道智能照明控制方案，通过提高当前隧道照明控制系统，节约人力物力，实现智能化节能化照明。

参考文献：

[1]张文龙，史航，陈龙宪，等.公路隧道照明节能技术应用[J].南方农机，2017，48（10）：88.

（作者单位：辽宁大通公路工程有限公司）