隧道照明:4.陕西高速公路隧道节能减排亮点

   2013-07-29 6300
 从设计开始就注重节能减排
 
  进入新世纪以来,随着高速公路的大规模建设向陕北黄土沟壑区和陕南秦巴山区挺近,陕西的公路隧道有了突飞猛进的发展,隧道数量多、规模大、里程长,截至2012年底全省已建成高速公路隧道810余座、704公里,已成为全国隧道大省。以西康高速公路的秦岭终南山隧道、包家山隧道和西汉、西商高速公路的长大隧道及隧道群最为著名。其中,秦岭终南山公路隧道长度18.02公里,是世界规模第一、长度第二的公路隧道,该隧道开发应用了当今公路隧道的许多先进技术,是我国公路隧道的标志性工程。
 
由于我国全面推进隧道照明工作和隧道照明技术研究的历史很短,交通部2000年发布实施的第一本公路隧道通风照明设计规范,对我国车辆驾驶人的视觉生理和驾驶行为特质研究不足,规范大量参考和采用了国外的技术标准和经验数据,存在诸多问题。同时,由于我国高速公路建设发展很快,建设期相对集中,短期内建设了大量隧道,在经验和研究支撑不足的情况下,很多隧道照明设计在理解和执行规范上存在偏差,导致实际运行效果存在很多问题。
 
隧道照明是一个系统工程,隧道内路面型式、装饰、洞门型式、洞口周围环境、隧道通风等均对隧道照明有较大影响。《设计指导意见》对此提出明确要求,隧道照明系统设计应遵循“安全、节能、环保、实用”的设计理念,照明计算参数选取合理,并应做到精细化设计,在保证行车安全和不影响通行能力的前提下,尽可能节约工程投资和运营管理维护费用。《设计指导意见》要求,对于长度大于300米的隧道,无论近、远期,都应设置电光照明系统。对于长度在100米至300米的隧道,在近期是否设置电光照明系统,应结合隧道平纵线形综合考虑,若隧道进出口通视条件好,可不设置电光照明系统,否则应设置电光照明系统;在远期均应设置电光照明系统,应做好有关预留预埋工程设计并在隧道主体工程施工时统一完成。对于通视条件好、暂不设置电光照明的短隧道,应设置LED诱导灯,并采用太阳能供电或从临近隧道取得电源。对于长度小于100米的隧道,无论近、远期,都可不设置电光照明系统……
 
 应用新技术助推节能减排
 
  《陕西省高速公路隧道照明系统设计指导意见》出台后,陕西省各高速公路运营管理单位按照“科学办交通”、“勤俭办交通”的要求,在隧道照明中,通过积极采用新技术、新产品助推节能减排的实现。
 
  以十天高速安康东段磨河村隧道为例,该隧道上行长4182米、下行长4217米,照明系统原有设计采用双侧高压钠灯布设,后改为LED隧道灯照明。该隧道LED照明工程是交通运输部半导体隧道灯应用陕西省示范工程。2011年8月份开工建设,2011年12月底完工,截至目前,运行状况良好。该隧道照明系统原有设计采用双侧高压钠灯布设方式,其中,400W高压钠灯208盏,250W高压钠灯120盏,100W高压钠灯1712盏,预计年照明用电量约250万度;采用LED隧道灯后,使用100W LED灯84盏,55W LED灯1318盏,35W LED灯137盏,年用电量约75万度。采用LED灯隧道照明用电仅为钠灯方案的30%,节能效果显著。
 
  而十天高速安康西段小草沟隧道(长0.18公里)和朱家沟隧道(长0.46 公里)在建设中开展公路隧道照明太阳能供电系统、太阳能公路隧道照明专用控制系统、低照度下高显色性隧道照明灯具(LED灯)的具体应用研究。小草沟隧道和朱家沟隧道由原设计的高压钠灯调整成LED灯后,设备功耗30千瓦,预计每年耗电26.28万度左右。据负责该路段运营管理的陕西高速集团白泉分公司养护科负责人介绍,在日照1小时的情况下,太阳能供电系统保证1.8小时供电。根据当地气象条件年均日照时数1811小时,每年能通过太阳能供电的时间为3260小时,按照隧道照明功率,太阳能供电系统每年发电电量为9.78万度(30KW×3260小时)。小草沟、朱家沟隧道使用太阳能并采用LED灯具后,每年预计节约耗电177.1万度(167.32万+9.78万,理论数值)。
 
  在应用成熟新技术的同时,陕西交通人立足工程实际,积极研发新技术并取得收获:一种新型高速公路隧道照明节能环保方案——车辆感应式隧道照明智能控制系统,由陕西高速电子工程有限公司研发成功并于2011年底在十天高速汉中西段杨家湾隧道应用。该隧道长约250米,通透率30%,采用LED照明灯具,功率合计17千瓦。系统主要应用于交通量较小的隧道,基于车辆检测技术,针对是否有车辆通行隧道而控制灯具的开启与关闭。在无车辆通行的时间间隔内,关闭照明灯具,大大降低电能浪费,具有显著的节能效益。经权威机构检测,与高压钠灯回路控制系统相比,车辆感应式照明控制系统年节电69%。
 
  精细管理强化节能减排效果
 
  全系统各运营单位结合自身实际情况在日常管理中,积极探索,不断创新,提升隧道照明制度化建设、精细化管理、自动化控制、规范化操作水平,在满足现行规范要求、保证行车安全的前提下,通过增加控制回路、科学开启照明等,避免了用电浪费,实现了用电设备的高效运行,显著降低隧道照明、通风能耗,将节能减排落在了实处,也取得实实在在的经济效益。
 
 陕西交通集团修订完善了隧道照明规章制度,按照“安全、规范、经济”的原则,重新修订了《陕西交通集团公路照明管理办法》,对公路隧道及道路沿线景观、诱导照明等进行了统一和规范。综合考虑不同路段地理位置与路况、交通组成与流量变化、气候等因素,科学确定了隧道照明参数;细化了隧道照明控制模式,制定了“一条道路执行统一开灯控制组合模式”的控制原则,明确了晴、云、阴、重阴、夜间和下半夜6类不同光照条件下隧道照明的开启模式,统一了不同季节和昼夜照明模式的转换时间,将隧道照明系统回路由原来的2个优化为4个,使中短隧道的照明组合更加科学。实现了远程自动化照明控制,将隧道照明系统改造成具备远程自动和手工控制并存的回路。在西康高速南五台隧道试点安装了照度检测仪并完善联机控制软件,根据洞外亮度变化实时调整灯具开启模式,实现了洞外亮度与洞内照度的自动适应。
 
  以包茂高速秦岭终南山公路隧道为例,该隧道用电主要为照明和风机,主要包括风机、照明和其他设备,总用电功率12652千瓦,按目前实际用电情况,照明约占20%,风机占70%以上。负责该路段运营管理的陕西交通集团隧道分公司认真落实有关节能减排的精神,以精细管理、依法节能、动态调节为原则,在保证空气能见度和照度的情况下,减少不必要的电能损耗。分公司成立节电领导小组,制定节电工作的各类制度办法、工作计划、奖惩条例,负责节电资金的使用管理,对秦岭终南山公路隧道电能使用进行宏观管理,对节电工作进行指导,定期召开会议研究解决节电工作中的主要问题。动态开启照明节电日常模式,动态开启风机节电工作方式,实行轴流风机和射流风机结合的开启模式。制定隧道通风区段划分表、隧道轴流风机分配表、通风照明日开启记录表、通风照明月用电统计表、各部门空气质量巡查记录汇总表、隧道各区段日空气质量监测汇总表、隧道日空气质量评定表、隧道月空气质量评定表、隧道季度空气质量评定表、隧道年空气质量评定表。经过种种措施的应用,隧道用电逐年下降:2012年用电量比2011年下降34%,今年前5个月在车流量增长58.23%的情况下,用电同比下降31.26%。
 
  另一条穿越秦岭的西安至汉中高速公路,由陕西高速集团西汉分公司负责运营管理,该路段隧道达137座/103.5km。西汉分公司通过制定并完善《隧道照明开启方案》和《隧道风机启停方案》等节能方案,对隧道机电设备实现系统远程本地双重控制,提高可靠性、可控性和便捷性。回路远程控制调整隧道内亮度,射流风机远程控制加快隧道内空气流动, 10KV双回路供电实现低压侧线路自动切换。优化照明、通风两大能耗系统,在确保安全前提下,对全线隧道洞口照度及洞内亮度进行实地测定,合理确定照明灯具开启数量、时段,调整风机转速及启停时间。精细化管理带来的节能效益很直观,西汉分公司隧道管理中心有关负责人介绍说,2010年西汉高速秦岭段隧道照明通风等耗电3100多万度,2011年降为2700多万度,2012年降为2560万度。
 
  在加强日常管理促进节能减排的同时,陕西省交通运输厅积极开展隧道节能减排技术研究,先后设立《高速公路长大隧道综合节能技术研究》、《长大隧道运营机电设备节能配置技术研究》、《公路隧道LED节能照明技术推广应用研究》等课题,针对隧道通风和照明开展综合节能技术研究;对隧道通风计算方法和参数的确定及风机配置及优化,隧道内照明模式及灯具的选择和布置优化研究,隧道监控系统优化研究,隧道消防系统优化方案研究;对公路隧道LED照明光源研究,LED光源照度与色温及显色性关系、公路隧道行车视觉功效与LED光源照度、色温、显色性的关系研究,公路隧道LED照明标准研究等方面进行总结研究,使研究成果可供其它隧道运营系统和道路照明系统参考采纳。
 
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