隧道照明节能研究范文

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摘要:通过建立自然光光照模型，得出自然光情况下光线的分布模型。在此基础上，将隧道入口段的加强照明换成连廊下的自然光照明，并通过分析在连廊情况下的光照情况，建立连廊下的隧道入口段的光照模型。通过潮惠高速银山隧道作为实例，对入口段采用连廊利用自然光照明的模型进行验证。研究表明：将隧道入口段的加强照明换成连廊下的自然光照明，然后分析其光分配效应模型并计算照度的总均匀度，可知连廊的自然光可以很好的满足隧道入口前半段的照明需求。相比加强照明，大大降低了隧道入口处的照明耗电量。在同等条件下，入口段照明模式采用连廊自然光的照明方式较传统照明方式降低隧道能耗比达16.69%。此外，该方式在一定程度上降低了隧道的维护成本，更加经济环保。

关键词：隧道工程；横梁；连廊；接近段亮度；入口段亮度；节能

0引言

隧道是高速公路的重要组成部分，隧道行车安全性是衡量整个高速公路通行畅通与否的重要指标。进出隧道时车辆存在黑洞效应与白洞效应，因此对隧道照明有着很高的要求，根据现行隧道通风与照明设计标准，将遂道分为接近段，入口段，照明节能有很大影响[1]。以日本东京湾海底隧道为例，在其他条件相同的情况下，接近段亮度分别取值4000与6000，设备费相差年耗电量相差达34%，现阶段隧道建设多采用在隧道接近段两侧路基种植绿色植物进而达到减光的作用[2]。隧道接近段修建连连廊可以有效降低接近段亮度[3]。针对隧道入口段照明的情况，当前大多采用加段隧道照明的选项，在隧道照明中，入口段的照明能耗是整个隧道照明的主要能耗点，入口段的亮度和隧道洞外亮度密切相关。通过降低隧道的入口段的亮度值可以很好的降低隧道照明的能耗[4]。

2连廊下照明模型

2.1当前隧道入口段照明现状隧道入口段前半段的亮度直接关系到驾驶人进入隧道后的行车安全性，入口段前半段的亮度和隧道洞外亮度联系密切，为了避免出现”黑洞效应”，当前针对隧道入口段前半段照明采用传统的加强照明的方式进行照明，减少洞内外的亮度差值变化，在整个隧道的耗电量中，加强段能耗占到整个隧道能耗的大部分[5]，当前针对隧道入口段的研究大都集中于路面材料以及入口段灯具的能耗入手，在入口段的照明中，关于充分利用自然光的照明作为入口段照明的加强照明的研究在当前国内外研究中尚处于起步阶段，充分利用自然光作为加强照明的照明方式较其他照明方式不仅可以节省能耗，而且也更环保。

2.2连廊下的光分配效应模型隧道入口接近段根据设计标准一般设为一个停车视距，连廊中的亮度形成的移动光区。笔者在研究中取出连廊的一个梁作为研究对象，其他梁的研究方式和所取研究对象一致，图2是连廊的一个横梁所形成的光线分布。为横梁形成的光亮区的面积为横梁形成的阴影区的面积。

2.3墙面投影在路面的计算在研究连廊的影响下亮度的变化过程中，因为连廊墙面的遮光作用所以会有一部分墙面的投影与连廊在路面的投影重合，如图3中的投影角所在的平行四边形既是墙面在路面的投影部分，由图3可知粗虚线构成的平行四边形为连廊的梁在路面上的投影，两部分投影有重合。

2.4照度总均匀度的计算光通量为由光源各个方向射出的光功率，也即每一单位时间射出的光能量[6]，单位lm。光亮度指一个表明的明亮程度，即从一个表面反射出来的光通量[7]，单位Lm.

3隧道入口段连廊的照明节能功效

3.1银山隧道介绍以广东省潮惠高速公路陆河段银山隧道为例来进行隧道连廊照明节能设计的分析广东省潮州至惠州高速公路项目（以下简称“潮州高速”）是潮莞高速公路（S20）的主要路段，东接规划的漳州至玉林高速，西接惠莞高速公路，呈东西走向。起点位于潮州市古巷镇，途经潮安县、揭东县、汕头市潮阳区、揭阳市榕城区、普宁市、揭西县、陆河县、陆丰市、海丰县、惠东县等10县区，主线全长247km，位于陆河县境内的银山隧道单洞长530m，为双洞双向六车道，纵坡度为1.5%，隧道洞内净空高度为7.8m，路面材料为沥青路面。银山隧道左洞593m，右洞530m，共有LED灯具1238套，85W共246套，185W共992套。银山隧道入口段1和入口段2都为81m，灯间距为1.125m；过渡段1为108m，灯间距为3m；过渡段2为117m，灯间距为4.5m；中间段89m，灯间距9m；出口段72m，等间距3m。

4结语

笔者通过研究分析自然光射入的情况，建立起自然光照射模型，并将该模型引入隧道入口段连廊中，进而建立起连廊下隧道的光分配模型。在隧道入口段照明中，用连廊下的自然光照明的方式替代了传统的灯具照明的模式，较之于传统的隧道入口段的加强照明的方式，采用连廊的自然光照明的模式节省了入口段的加强照明段，大大降低了隧道照明的能耗，以潮惠高速银山隧道为例，通过实际分析对比两种照明模式，采用连廊的自然光的照明较之传统的照明降低能耗比达16.69%，由此可见基于连廊的隧道入口段自然光照明大大降低了隧道的照明能耗。最后，基于连廊的隧道入口段自然光照明不仅为隧道的节能环保带来了巨大经济效益，同时也为隧道的照明节能提供了一种新的思路和方式。

作者：游峰1，刘宜恩1，刘易家2单位：华南理工大学