公路隧道照明设计范例6篇

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公路隧道照明设计

公路隧道照明设计范文1

工程概况

百罗高速公路是广西至云南的交通枢纽,给我国西部发展提供交通便利。百罗高速公路隧道工程共有两个隧道,分是:发达隧道,全长690米;坡温隧道,全长377米。该隧道工程全长1067米,双向两个车道和一个停车道,分上下行四个隧道。

工程设计

1、设计原则

(1)由于百罗高速公路是广西至云南交通枢纽,而高速公路上的发达隧道和坡温隧道是保证交通安全,改进交通导向性,提高交通运输效率的关键所在,也是高速公路上的两道风景线,所以必须在隧道里面具有较高的照度和理想的均匀度,使其突出高速公路建设的高标准要求,与隧道之外的高速公路相辅相成,组成都市一个有机的整体。

(2)根据我公司在以往做隧道照明工程的经验和工程方的设计规划,百罗高速公路上的发达隧道和坡温隧道照明分成跳跃式控制,控制方式要灵活,充分考虑到避电高峰和某个时间段的车辆稀少等因素,可按平时、节日、上半夜、下半夜等时段分开控制。

(3)照明设计安全可靠,灯具的固定支架选用优质冷轧钢板,灯具具有较高的防水防尘等级(IP65),光源选用原则为高效、长寿命,整个隧道灯选型便于维护和管理。

2、总体构思

由于隧道内部与外部道路不同,隧道照明中必须考虑某些特殊的视觉现象,为了对隧道照明进行优化设计,就有必要先了解些基本的视觉问题。在白天,驾驶员进入隧道时会遇到如下视觉问题:刚进入隧道由于白天隧道外的亮度相对于隧道内的高很多,如果隧道足够长,驾驶员看到的是黑乎乎的一个洞,这就是“黑洞”现象;如果隧道很短的话,在驾驶员面前就出一个“黑框”。进入隧道后由明亮的外部进入一个较暗的隧道,视觉会有一定的适应时间,然后才能看清隧道内部的情况,这种现象称为“适应的滞后现象”。

在隧道中间段,由于汽车排出的废气集聚,形成烟雾,汽车前照灯的光会被这些烟雾吸收和散射,形成光幕和降低前方障碍物与其背景(路面、墙面)之间的亮度对比度,影响障碍物的能见度,给视觉功能带来不利影响。隧道出口处会出现一个很亮的出口,对驾驶员会产生强烈的眩光,从而看不清路况,容易发生车祸。为此隧道照明通常分为入口照明,内部照明和出口照明。其中对入口照明的要求更加严格,要求从与外界相仿的亮度逐渐降低。具体而言,白天隧道入口照明的亮度要根据隧道外的亮度、车速、入口处的视场和隧道的长度来确定的。

国际照明委员会将隧道入口照明分为(从隧道口开始)闽值段和过渡段,而日本的隧道照明标准中更进一步将隧道入口照明分为引入段,适应段,过渡段。闽值段是为了消除“黑洞”现象,让驾驶员能在洞口辨认障碍物。隧道过渡段照明是为了避免闽值段照明与内部基本照明之间的强烈变化而设置的照明段,其照明水平进一步逐渐下降。所以隧道灯的光源,除了满足一般道路照明的主要要求外,还必须满足隧道照明的特殊要求,保证在隧道汽车排放物的影响下也能有良好的能见度。

高压钠灯是目前国际上穿透能力最强的光源,适用于风尘和烟尘较多的地方,在发达隧道和坡温隧道照明中采用光压钠灯光源,确保驾驶员的分辨障碍物的能见度。

3、视觉设计

由于人眼对光强度的变化需要一定的适应过程,白天当司机驾车从隧道外进入隧道内时,隧道内外明显的亮度落差形成黑洞效应,驶离隧道时形成白洞效应都将使司机的视觉出现暂时的盲状态,严重危及驾车安全。为克服这种视觉上的滞后现象,必须运用照明控制手段使隧道出入口和隧道内的亮度与隧道外的亮度相匹配。

为保证路面具有足够的明度,采用惠州TCL照明电器有限公司生产的TCLZS-01SB150和了CLZS-301SB400型灯具,150W和400W高压钠灯,隧道两侧墙壁支架安装,安装仰角为30度,有利防止眩光。

4、灯具设计

灯具采用TCL最新研制成的专利灯具,强度高,结构精致简洁,外型优雅大方,具有较强的夜景装饰效果,而且上掀盖平台操作,便于维修。同时,高透明的钢化玻璃罩,透光性好、强度高,具有优质的防尘防水性能。

5、使用灯具资料

型号:TCLZS 01SB150/400

光源:高压钠灯150W

色温:3000K

光通量:150W~160001m;400W~48000hn

灯具说明:

高压压铸铝成型端盖,并经静电喷涂处理,主体采用流线型铝合金型材,表面氧化处理;

高纯度阳极氧化铝反射器,专为宽光束、偏光束设计;

耐高温 耐冲击钢化玻璃;

耐高温硅橡胶密封带,密封性能好;

方便调整照射角度;

符合国标GB7000.1-2000/GB7000.5~1996标准;

COS α≥0.85

6、控制手段

整条道路路灯设置前半夜和后半夜两种开闭状态:即前半夜(开灯至23:00)整条道路所有路灯设施均开启,后半夜(23:00以后)整条道路间隔开启。

7、照度计算

Eave(平均照度)=100.211x;

Emin(最小照度)

=58.321x

Emax(最大照度)=135.611x;

Emin/Eave=0.58;

Emin/Emax=0.43。

经安装设计现场测试,实测结果与照度计算偏差不大,完全达到照明标准。

公路隧道照明设计范文2

关键词 隧道照明设计;影响因素;评定标准

中图分类号 TM923 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)109-0096-02

1 隧道照明设计的影响因素

1.1隧道状况

1)隧道长度:隧道长度不同,照明要求就不同。在长度不超过一百米的隧道内可以没有照明灯具,一般长度越长,照明要求越苛刻;2)隧道宽度:隧道宽度不同,照明要求也不同;3)隧道线形:照明设计对隧道线形有重要影响,即使两条隧道宽度相同,一个线形笔直,一个线形弯曲,需要间隔多远、安装多少灯具都是不一样的;4)交通状况:交通状况会影响路面照度与照明情况,因此在进行照明设计的过程中,需要考虑很多因素,比如说交通是单向的还是双向的,是汽车专用的还是混合使用的等等;5)附近环境:当地天气、地形地貌、地理位置、隧道洞口处的亮度及进出引道周边的环境状况等等。

1.2减光设施

若降低了隧道洞外的亮度,则会让司机在驶入隧道后能感觉到亮度是渐变的,所以在开始进行隧道照明设计时应考虑到隧道洞口处的亮度这一影响因素,有利于完善进出口处的照明设计。常见的剪光设施有以下三种:一是遮阳棚。可置于隧道洞口处,以减小自然光对司机驾车的影响。遮阳棚的顶棚构造虽透光,但阳光是不能直接投射到路面的。二是遮光棚。不同于遮阳棚,遮光棚可将阳光直接投射到路面,只因设置成本较高,一般交通量的隧道中几乎不用。三是植被减光。四季交替,周而复始,有些绿植会变黄,因此,可在隧道洞口处种些常绿植物,它们反射出的光线会让司机感觉很舒适,能有效缓解“黑框”、“黑洞”效应。

1.3“黑框”、“黑洞”和“白洞”效应

视觉问题是车辆驶入隧道会面临的。以50km/h车速为例,车辆通过洞口的时间为1.5s左右。极短的时间内,亮度变化却是极大的。隧道长度不同,司机感觉也有所不同。当车辆在短隧道中行驶时,从进口处便能感觉到出口处的极高亮度,产生“黑框”效应;当车辆在长隧道中行驶时,司机会觉得洞口太黑而不能有效看清周期的情况,即使前方有障碍物存在,也不能及时躲避,产生“黑洞”效应;同样在夜间也会如此。当车辆快驶出隧道时,司机会看到明晃晃且很刺眼的摆动,产生“白洞”效应,司机出洞时的视距与舒适感自然而然会大打折扣,不能准确判断相向行驶的情况。

1.4路面、墙壁和顶棚的种类及反射率

当车辆行驶于隧道时,司机可通过障碍物与路面的反射情况来断定前方是否存在障碍物。当路面平均亮度升高、障碍物的对比亮度变小时,司机便能一眼看到障碍物,因为走在路上的人或静止于路面的物的亮度无论是比背景暗还是亮,其轮廓可一眼辨识,此时司机无需知道前方障碍物是什么或具有什么特质,仅凭一个简单的轮廓亮度便可进行判断。路面的亮度源主要来于照明灯具释放的亮度和路面、墙壁和顶棚的反射率,因此在进行具体照明设计的过程中要结合路面、墙壁和顶棚的种类与材质。

1.5人眼的适应

隧道内外的亮度差过大,人眼要适应这一变化需要时间。根据亮度变化率的不同,适应时间自然也就不同。通常来讲,亮度变化率越高,适应时间就越长。明适应是指人眼适应环境光强由暗变亮的过程,这个过程耗时1s~3s;暗适应是指人眼适应环境光强由亮变暗的过程,这个过程耗时10s左右;不管环境光强是由暗变亮还是由亮变暗,司机都会暂时中断视觉暂留。隧道照明设计正是为了给司机提供源源不断的视觉信息,所以在进行具体照明设计的过程中要结合人眼的适应这一影响因素。

1.6照明设施及光源维修

选择合适的照明设施很关键。现在市面上不断有新材料、新技术出现,随之高效节能的灯具也如雨后春笋般涌现出来。在响应国家“绿色照明”的号召下,节能环保型灯具是首选。隧道内外的温度差、湿度差较大,所以洞内必然会沾满污垢,且常年受化学试剂腐蚀,照明设施有所损毁是难以避免的,因此灯具是否具有抗腐蚀能力也是选择标准之一。为使隧道照明质量有保证,要求选择的光源除了具有使用周期长、维修便捷外,还要能在最短时间内快速启动且达到照度要求。

2 隧道照明设计的评定指标

2.1路面亮度

路面亮度是指路面以单位面积发射的光量。车辆在隧道内行驶时,司机可将路面或强度作为观察路口的参考,主要是路面。

2.2路面均匀度

路面均匀度是路面亮度的分布情况。路面均匀度良好能给司机提供一个能见度高且舒适的视觉环境。一般若提出严格的路面均匀度要求,只是针对干燥路面和亮度较低的隧道环境。

2.3眩光

眩光是指在视线范围,物体太亮或亮度对比太强,使司机感觉很不舒服或是视觉下降等情况。国际照明委员会提出用眩光指数G来评定眩光给人带来的不舒服到底有多少:G=1,难以忍受;G=3,有干扰;G=5,允许范围;G=7,满意;G=9,不妨碍。要想有效控制眩光,就要合理限制光源亮度,当然悬挂高度适当也必不可少。此外,还可通过科学布置光源、提高环境亮度等手段加强控制。

2.4诱导性

诱导性是用照明告知司机前方的隧道线形、车流分合及是否有起伏交叉等相关信息,其表现形式有两种:1)视见诱导性,在照明条件充足的情况下,被当作路面亮度背景的墙面上布置颜色鲜亮的逆反射材料,使其清晰可见;2)光学诱导性:照明设施在排列、光色、光强及布置方位上都有光学诱导性。如果隧道进出口是广场的话,则不宜布置路灯太多;否则司机在“灯海”中会感觉不舒服,此时可采用一举两得之法――高杆照明,既照明了道路又照亮了环境。

3结论

作为公路交通安全的重要构成,隧道照明系统的设计要结合公路沿线的实际情况,从现场出发,严格按照相关设计规范及具体要求进行,多听取专家意见,多借鉴国外先进经验,取他人之长补己之短,合理选用节能环保型照明设施,以提高隧道照明质量。

参考文献

公路隧道照明设计范文3

关键词:高压钠灯;LED灯;无极灯;EMC模式;显色指数

中图分类号:TE08文献标识码: A 文章编号:

一、国内公路隧道照明的发展

国内绝大多数公路隧道修建于90年代以后,隧道照明主要采用高压钠灯,现行隧道照明设计规范推荐采用“效率较高、透雾性能较好的光源”,主要也是指高压钠灯。由于其编制时国内公路隧道规模较少,相关研究及国内隧道运营资料较少,其主要参数、指标是借鉴国外80、90年代相关研究资料编写,使用过程中已经严重滞后于照明技术的发展,国内隧道照明设计中普遍存在设计参数取值过高、只重视配光设计、忽视洞内装饰与照明综合

设计等突出问题,从而造成照明系统规模偏大,洞内环境恶劣,行车舒适性低等不良后果。

近年来随着照明技术的不断发展,新型LED灯和无极灯逐步在公路隧道内得到应用,它们共同的特点是显色性好、节能、光源使用寿命长。但由于是新兴事物,国内对于高速公路隧道新型光源的应用,经历了:“初步看好—失望怀疑—痛苦纠结—理性对待—逐步认可”这一过程,目前应是理性对待并乐观看好这一阶段,现阶段大家普遍认为LED

灯取代高压钠灯是必然的结果,大势所趋。以下本人将就新型光源在国内公路隧道应用过程中总结的经验和教训作一个简单介绍。

二、新型光源在公路隧道中的应用及运营情况

由于LED灯工作电流具有可控性,因而可实现亮度无级(多级)调控。采用无级调控技术控制隧道照明,与传统的回路有级调控法相比有较大的节能效果。安徽省黄塔桃高速隧道LED照明对此进行了专项研究,获得成功,其内容主要包括:

·利用LED灯的无级调控特性;

·依据洞外亮度随实时调节洞内亮度;

·有车通过时提高亮度,其他保持基本亮度;

·研究试验交通量、车速、环境亮度与控制电压对应关系,编程实现照明的实时调控。

黄塔桃高速一运营近三年,隧道照明节能效果显著,总体节能在20以上。

安徽省六安至武汉高速公路安徽段,全线5座隧道亦全部采用了LED灯具,并在隧道进口段设置了新型反光涂料,极大程度提高了灯具效率及洞内亮度,节能效果明显,经初步测算仅供配电系统一项就减少工程投资约2350万。总照明功率较高压钠灯降低超过20%。

近年来国内其他省份在公路隧道照明节能方面就钠灯电子镇流器替换电感镇流器、无极灯、LED灯替代高压钠灯等方面也进行了尝试,也取得了很多共识。首先,与电感式镇流器相比,电子镇流器具有自身功耗小、横功率输出等优点,较电感镇流器节能达5%-10%,但其寿命短,更换维护成本较高,节能不节钱。再者,经过LED灯替换钠灯实体隧道试验,质量可靠的LED灯节能效果可达35%以上,且维护费用低,目前功率在100w以下LED灯可在隧道基本段进行推广应用。第三,EMC模式(合同能源管理)是目前国家大力鼓励、推行的节能改造模式,目前国内多个省份都在积极进行探索。商场、超市、写字楼等室内照明场所、路灯照明改造等领域已有成功案例。但国内高速隧道照明中尚无成功应用EMC的先例。国内部分省份对隧道EMC改造进行过试点,由于种种原因,应用并不成功,但积累了一些宝贵的经验,今后仍需摸索。

三、存在的不足

虽然国内在公路隧道照明方面取得了一些成果,但在隧道运营过程中亦存在一些不足,主要表现在以下几方面:

1、LED灯缺乏相应的规范标准。

目前《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)是以当时的灯具作为规范基础的,作为有着新型发光原理的新一代光源LED灯,目前尚无相应的规范标准。根据赵振民主编的《照明工程设计手册》,照度降低的倍数与显色指数Ra的关系图量化后,将显色指数Ra为100的光源的照度相对取为1,则平均显色指数为80,照度相对值为1.41;平均显色指数为60,照度相对值为1.6。“规范”是按高压钠灯(Ra≤60)考虑的,若采用的光源显色指数(如LED灯的Ra≥80)高于高压钠灯,则采用同一照度标准会显得偏亮;若考虑显色指数的影响,则相对于高压钠灯而言,LED灯采用的照度标准应是规范规定的1.41/1.6=0.88倍。考虑以上研究成果后,同等设计时速、交通量条件下,LED灯节能相对高压钠灯达到12%。规范中规定高压钠灯的维护系数仅为0.6~0.7,而LED灯可以取到0.85。考虑此因素,在同等条件下, LED灯节能相对高压钠灯达到20%以上。同时隧道内壁反光对隧道照明也有一定贡献,设计宜采用三维模型对隧道照明进行计算。

实际应用中,设计单位一般很少考虑上述因素,只参照《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)进行LED灯方案设计。基于保守考虑,在衢黄段蒙淤隧道、金丽温水坑隧道改造中,均增加了加强段LED灯具数量,相应增加了改造成本,而节能效果也大打折扣。

2、LED灯产品质量参差不齐。

目前国内有多家生产不同的型号LED灯的厂家,但灯具质量差异显著,从已运营的多条高速公路来看,只有为数不多的厂家的产品性能比较稳定,符合隧道照明规范要求。

由于国内以LED为光源的隧道灯具的设计与施工规范还未编写、LED隧道灯产品性能良莠不齐,绝大多数LED隧道灯没有进行专门的配光设计,影响其在隧道内照明的照明均匀度以及布灯间距受到限制。目前常见的两种灯具配光,分别为蝙蝠翼型配光和郎伯型配光。一般这两种配光均能满足隧道照明需要,但蝙蝠翼型配光效果及照明均匀度更好。

3、LED隧道灯的散热问题

作为光电器件,其工作过程中只有小部分电能转换为光能,其余大部分电能转换成热能,使LED的温度升高。而另一方面,LED的流明输出随着LED温度的升高而降低,寿命也随着温度的升高而缩短。例如,著名品牌Cree的LED光源要求在使用50000小时后,流明维持率达到70%的前提是LED的结温不高于80℃。所以,LED的散热处理得好不好将直接关系到隧道灯具的使用效果和寿命。现阶段,LED隧道灯的产品规范还未建立,对散热方式、指标没有强制规定,造成LED隧道灯散热能力参差不齐,极大影响了其在隧道中的应用推广。

4、LED隧道灯的控制系统、电磁干扰及电磁兼容问题

好的电子产品,既要保证能在其他设备的电磁干扰下还能正常工作、又要保证在工作时不对其他设备产生电磁干扰—这就是电磁兼容。

隧道照明中要求基于洞外亮度、洞内交通量和行车速度等因数对灯具亮度和洞内亮度进行无极调控。所以,LED隧道照明灯具的驱动电源应可以接受调光控制信号,并能够调整输出电流以调整LED光通量。最好能够具备灯具的故障监测机制、电源输出电压异常检测等能力。

国内LED隧道灯目前在控制系统、电磁干扰及电磁兼容设计这一块还没有完全成熟,且不同厂家产品性能参差不齐,需要进一步改进。

四、结论

从国内已运营的公路隧道来看,隧道基本段照明中使用LED灯的性价比较高,已可以推广使用,灯具选择应在LED灯应用试验总结的基础上,建议优先考虑总体质量有保证的厂家,同时对照明灯具的配光进行优化,照明设计中的建议采用三维模型,以更好的模拟洞内环境。

目前可考虑选择个别采用高压钠灯照明的隧道,对基本段按EMC模式进行改造,进一步就运作模式开展研究。隧道入口段、加强段、出口段等照明段的高功率灯具需结合LED技术发展,做进一步试验研究,逐步推广。

参考文献

[1]公路隧道设计规范 JTG D70-2004. 北京:人民交通出版社. 2004

[2]建筑设计防火规范 GB50016-2006 北京:中国计划出版社. 2006

[3]公路隧道通风照明设计规范 JTJ 026.1-1999 北京:人民交通出版社. 2000

[4]照明手册 (日)照明学会编,李农、杨燕译 北京:科学出版社.2005

[5]蒙淤隧道LED灯使用情况分析报告

公路隧道照明设计范文4

关键词:建筑节能;LED;隧道照明

中图分类号:U45 文献标识码:A

1 技术可行性分析

1.1 功率型LED照明技术在隧道中的应用研究

随着半导体技术的不断进步,LED在城市景观、商业大屏幕、交通信号灯、车辆照明灯等领域得到广泛应用。LED因其光效高、光衰小、长寿命以及绿色环保等特点,被认为是21世纪最有可能进入普通照明领域的一种新型固态冷光源的最具发展前景的高技术领域之一。

由于LED灯的高光效性,经测试证明,在满足隧道照明要求的前提下,可减低电能35%左右。目前LED灯价格大约是普通高压钠灯的3-4倍,但与传统隧道灯相比,配套的变压器、电缆和电缆桥架等投资均可下降,因而其总体投资尚可能减低,而其长期的运营节能效果将十分可观。

1.2 LED隧道灯主要特点

1.2.1 采用进口1W大功率白光LED作为光源。

1.2.2 光源及高导热铝基覆铜线路板模块化设计。

1.2.3 散热器材料采用压铸铝合金,可进行多种表面处理。

1.2.4 5mm厚钢化玻璃,耐高温的硅胶密封圈。

1.2.5 不锈钢型材搭扣,灯具维护简便。

1.2.6 防护等级:IP65。

1.2.7 供电电压:180V~265V。

1.2.8 输出电流:350mA。

1.2.9 功率因数:大于0.9。

1.2.10 工作温度:-40℃~+60℃使用寿命:≥50,000小时。

1.3 LED隧道灯与传统灯具的对比。

与荧光灯(长寿命型)对比LED 隧道灯比荧光灯光效略高,且由于荧光灯发光是向周围360℃方向散射,再加上长条形状不利于光学设计,因此,实际利用率很低。而单侧发光的点状LED 最利于光学设计,其利用率高达95%左右。

LED 隧道灯与荧光灯参数对比

由上可知,在达到更优照明效果的前提下,一盏40W LED 灯可替换一盏90W 的荧光灯。

其节能百分比为:

(90-40)/90=55.6%、与高压钠灯对比LED 隧道灯与高压钠灯光源光效相近,但由于高压钠灯发光是向周围360 度方向散射,再加上球状或条状不利于光学设计,因此,实际利用率也很低。而单侧发光的点状LED 最利于光学设计,其利用率高达95%以上。

LED 隧道灯与高压钠灯参数对比

由上可知,在达到更优照明效果的前提下,一盏48W LED 灯可替换一盏100W 的荧光灯。

其节能百分比为:

(100-48)/100=52%、各类隧道照明灯参数对比

各类隧道照明灯参数对比表

实验段药水峡3号隧道LED照明设计方案

5.1 隧道原设计方案分析

5.1.1 隧道概况与照明设计

根据药水峡3号隧道照明灯具平面布置图,隧道概况与照明设计如下:

5.1.2 灯具规格及数量

根据隧道照明灯具平面布置图,该隧道原有设计照明灯具数量如下:

5.2 LED隧道照明设计依据

本隧道照明设计主要依据(但不限于)《隧道通风与照明系统-设计》(JTJ 026.1-1999)。

5.2.1 入口段亮度

环境照度按原设计图纸,取L20=3000cd/m2

据上表按双车道单向交通,交通量≤2400辆/h 、时速60km/h设计,取k=0.015

入口段亮度:Lth=k* L20(s)=0.015*3000=45 cd/m2

入口段亮度据上并参考原有设计取Lth=44 cd/m2

5.2.2 过渡段亮度

Ltr1=0.3 *Lth=0.3*44=13.2 cd/m2

Ltr2=0.1 *Lth=0.1*44=4.4 cd/m2

Ltr3=0.035 *Lth=0.035*44=1.54 cd/m2

过渡段亮度据上并参考原有设计取Ltr=13.2 cd/㎡

5.2.3 基本段亮度

基本段亮度据上并参考原有设计取Lin=3.55 cd/㎡

5.2.4 出口段亮度

根据出口段照明:在单向交通隧道中,应设置出口段照明;出口段照明长度宜取60m,亮度宜取中间段(基本段)亮度的5倍。

出口段亮度据上并参考原有设计取L=13.2cd/m2

5.2.5 路面亮度均匀度

亮度总均匀度按双车道单向交通N≥2400辆/h设计,U0=0.3;亮度纵向均匀度按双车道单向交通N≥2400辆/h设计,U1=0.5;

5.3 LED隧道照明实施方案

5.3.1 LED隧道照明设计

根据上述设计依据, LED隧道灯分布如下表:

5.3.2 灯具规格及数量

5.4 隧道LED照明节能性分析

根据上述设计,隧道采用LED照明节能效果分析如下:

LED隧道灯与钠灯使用成本对比

综上,由于采用LED灯设计方案,相比原设计实现节能约53.17%。

结语

经过实验段的运行,采集相应的耗电量、照度等关键数据,由专业机构进行评估、认定,可作为今后我省新建隧道中推广使用的重要依据。

参考文献

公路隧道照明设计范文5

变压器的设置方案。

关键词:供电方案、变压器设置

中图分类号:U223文献标识码:A

一、隧道用电需求分析

根据《公路隧道交通工程设计规范》(JTG/TD71-2004)中的规定:隧道电力

负荷应根据供电的可靠性和中断供电在社会、经济上所造成的损失的或影响程度

确定负荷分级。负荷分级如下表:

序号电力负荷名称负荷级别

1

应急照明

电光标志

交通监控设施

通风及照明控制设施

紧急呼叫设施

火灾检测、报警、控制设施

中央控制设施

一级①

2

消防水泵

基本照明

排烟设施

一级

3通风机②二级

4其余隧道电力负荷三级

注:①该一级负荷为特别重要负荷。

②此处系指除作为防灾排烟一级负荷以外的其它通风机。

由上表可见公路隧道内有大量的一级负荷及特一级负荷。根据《公路隧道交通

工程设计规范》(JTG/TD71-2004)中对隧道供电的要求:隧道一级负荷应有两

个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源应不致同时受损。一级负荷容

量不大时应优先从邻近的电力系统取的第二路低压电源,亦可采用应急发电机组

作为备用电源。

二、隧道供电方案

隧道的供电方案与隧道功能、长度、外部电源、负荷等因素有关。对于不同长

度的隧道,由于低压供电距离的限制,供电方案也有所不同。长度小于1.3km的

隧道,可由隧道一端供电;长度为1.3~3km的隧道,适合由隧道两端供电,中

间可不增设高压供电点;隧道长度大于3km的隧道,除由隧道两端供电外,中

间需增设变配电所,采用高压电源引入。

由于高速公路隧道大部分处于山区,且山区的电源一般情况不是很丰富,从地

方接引两路电源(两路电源不同时受到损坏)非常困难,或者地方根本不能提供

两路电源,但又要满足一级负荷的用电需求,故一般情况下中、长隧道的供电采

用单市电+柴油发电机组的供电方案。

对于短隧道,根据工程的调研,考虑隧道地处偏远的山区,一般是无人值守,

电气的偷盗较严重,由于隧道较短基本照明灯具的功率较小,且在箱变内均设置

了不间断电源(UPS或EPS)为隧道的应急照明灯具供电,在断电情况下能满足

应急照明的时间不小于60分钟,故一般的设计院是采用箱变单电源供电。根据

负荷等级的分类基本照明属于一级负荷,需要双电源供电,应急照明为特一级负

荷,除需要双电源外还需要不间断电源,短隧道采用箱变单电源供电是不满足规

范要求。本人认为在离隧道较近的收费站或者管理所设置移动式汽油发电机,并

在箱变的低压配电柜预留汽油发电机的接口,当外电停电时(电力监控系统检

测),由收费站或者隧道管理所的值班人员把移动式汽油发电机带到箱变的位置,

通过预留的汽油发电机接口为隧道的基本照明及应急照明灯具供电。

特长隧道除由隧道两端供电外,中间需增设变配电所,采用高压电源引入。但

考虑到在隧道内设置柴油发电机组,无法克服其排烟、柴油发电机噪声的问题,

故不宜采用市电+柴油发电机组的方案。故特长隧道宜从地方接引两路地方电

源。

三、变压器设置方案

根据调研情况,隧道变电所变压器的设置有以下三种方案:

方案一、隧道内设置单台变压器,通风照明共用。

方案二、隧道内设置两台变压器,通风照明变压器分开。

方案三、隧道内设置两台变压器,均为通风照明共用,

方案一的变压器设置方案满足了《10kV及以下变电所设计规范》

(GB50053-1994)中3.3.4条的规定:在一般情况下动力与照明宜共用一台变压

器。这样做或许有人会说根据公路隧道交通工程设计规范》(JTG/TD71-2004)9.3.4

的规定:“隧道的动力和照明共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时,宜设

照明专用变压器。”读者注意,设置照明专用变压器的前提是:隧道的动力照明

共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命。隧道内的动力设备一般是隧道风机

(轴流风机除外)及消防水泵,射流风机及消防水泵的的功率一般是22至37KW,

风机启动是单台顺序启动,启动的时间间隔一般大于10s。根据《通用用电设备

配电设计规范》(GB50055-2011)2.2.2规定:“交流电动机启动时配电母线上接

有照明或其他对电压波动较敏感的负荷电动机频繁启动时,配电母线的电压不宜

低于额定电压的90%,电动机不频繁启动时,不宜低于额定电压的85%”。经计

算对于隧道风机或消防泵,启动时的母线电压一般不小于95%,这个压降完全不

会对照明的质量及灯具寿命造成影响。该方案前期投资少,操作简单方便,现阶

段较受设计师的喜爱。在建项目的漳州南联络线南靖至龙海高速公路的西岩隧道

就是按照该方案实施。

方案二变压器的设置方案不仅消除了风机启动对照明产生的影响,而且从运营

角度来讲减少了变压器电能损耗。由于平时运营的时候风机是关闭的,如果动力

与照明变压器分开设置,则可以停运动力变压器,只开照明变压器,从而减少了

动力变压器的电能损耗。但是根据《10kV及以下变电所设计规范》

(GB50053-1994)3.3.2条规定:“装有两台及以上变压器的变电所,当其中任一

台变压器断开时,其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷用电”根据该条

规定如果照明变压器要满足一级负荷及二级负荷用电则变压器的容量比较大,平

时运行时变压器的负载率较低,损耗较大。故总体来说改方案不甚合理。

方案三的变压器的设置方案的前提是引两路外部电源,每台变压器接引一路电

源,两台变压器设置母联开关。正常情况下两台变压器同时工作,当一台变压器

故障或停电时由另一台变压器为一二级负荷供电。该方案接引两路外部电源,实

现低压切换,操作方便,安全可靠,也较受设计师的喜爱。在建项目的泉州环城

高速公路南安至石井段按照该方案实施。

四、结论、

通过上面论述及实际的调研,本人认为对于隧道供电采用如下的供配电方案:

�对于短隧道采用单电源+预留汽油机接口的配电方案,设置单台变压器;

�中、长隧道采用单电源+柴油发电机组的方案,设置单台变压器的方案;

�特长隧道采用双电源的供电方案,设置两台等容量的变压器为隧道的通风

照明供电。

该方案经济、优质、可靠、环保,能很好的满足隧道运营对供电的需要。

参考文献:

[1]《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)

[2]《10kV及以下变电所设计规范》(GB50053-1994)

[3]《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)

[4]《电力负荷控制系统通用技术条件》(GB/T15148-94)

[5]《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)

[6]《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)

公路隧道照明设计范文6

【关键词】公路工程; 隧道照明; 太阳能; 经济分析

西柏坡公路是通往革命圣地西柏坡必经道路之一,是一条具有政治意义的重要干线公路。西柏坡公路石阎公路至西柏坡段工程,由平涉公路石阎公路至苏家庄段和国道207苏家庄至西柏坡段两部分组成。本项目的特点是“西柏坡公路是一条国省干线公路”同时由于西柏坡的特殊地理位置,该路又是一条政治兼旅游功能的一级公路,加上该项目所处位置环省会水源地岗南水库,决定了这条路的设计应注重与环境的协调,减少对水库的污染,建成快捷、舒适、的旅游生态示范路。在西柏坡公路隧道照明设计中,采用了太阳能照明供电系统。

1、太阳能照明系统的组成及工作原理

太阳能供电照明系统,由太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池、负载、灯杆等部分构成。每一盏灯为一个独立的太阳能照明系统。

该照明系统以太阳能作为能源,在阳光照射下,太阳能电池方阵将光能转换为直流电能,通过控制器给蓄电池充电。当需要照明时,蓄电池在控制器的作用下向发光体供电。自动控制发光体开启与关闭。

2、采用太阳能照明系统的必要性

据有关资料统计数据,2007年我国城市公共照明耗电高达1174亿度,相当于一个以上三峡电站的电能。国外的公共照明同样逐年消耗巨大的传统能源。无论发达国家还是发展中国家,在化石能源日益紧缺、价格飑升的情况下,传统照明面临着越来越大压力。在我国推广应用太阳能公共照明,逐步替换传统照明产品,市场将十分巨大。

3、太阳能供电系统与普通供电系统方案经济比较

太阳能其特有的绿色、环保资源,是其它新能源不可替代的,具有前期投入较高,后期运营费用低廉的特点,通过柏坡路上东峪隧道采用的太阳能供电系统与普通供电系统方案比较,经济效益尤为显著。以使用期10年计算,太阳能需投入费用820万元,普通供电照明系统需费用1214万元;若按20年使用计算,太阳能需投入费用840万元,普通供电照明系统需费用2387万元。见表一:

表一:西柏坡公路上东峪隧道太阳能照明与普通线路照明经济比较表

共计670个灯(每灯功率200W)

日耗电 670.200.24=3216(度)

隧道内照明灯位置布置:间隔5米,每断面2个灯,洞口4个灯,洞口加强段顺延50米,加强段照明灯布置间距5米,每度电按1元计算。