前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的隧道照明工程設計案例與能耗探析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要:以滇藏新通道怒江六丙公路大峽谷隧道為例，依據公路隧道照明設計標準，介紹其照明工程設計方案，通過隧道照明要求、照明用電計算、電力消耗分析，有效實現科學合理的隧道照明布局，從而為隧道工程的照明設計和節能評估提供技術性支持。
關鍵詞:隧道照明;公路隧道;LED照明;能耗計算;節能分析
引言
滇藏新通道起于云南省大理州下關市，沿大(理)保(山)高速公路至金廠嶺，經上江、六庫、福貢、貢山、察瓦龍，至西藏自治區林芝地區察隅縣，長786km，再經林芝到拉薩，總長為1730km。滇藏新通道怒江段六庫至丙中洛二級公路(簡稱“滇藏新通道怒江六丙公路或六丙公路”)，作為滇藏新通道的重要組成路段，是怒江州的貢山、福貢、瀘水三縣與其他市縣連接的主要通道，更是云南省沿邊國防公路的重要組成部分。滇藏新通道怒江六丙公路全長292．751km，起點在云南省怒江州府和瀘水市政府駐地六庫鎮南側，沿怒江峽谷北上，經六庫鎮、瀘水縣、福貢縣、貢山縣，止于貢山縣丙中洛鎮石普村。線路均按二級公路工程技術標準建設，路面為瀝青路面設計，設計車速度60km/h，路基寬度10～12m。線路共設置隧道44座，總長度40428m。其中長隧道13座，長度合計23457m;中隧道17座，長度合計12668m;短隧道14座，長度合計4303m。隧道總長度占路線總長度的13．95%。本文以大峽谷隧道為例，立足隧道照明工程進行能耗計算與分析，為隧道工程的照明設計和節能評估提供技術性支持。
1隧道照明工程的設計計算
大峽谷隧道全長1150m，雙車道單向交通量為2500輛/h左右，車流量較大，且主要為運輸類車輛。隧道設計車速為60km/h，洞外亮度L20(S)取2700cd/m2。根據《公路隧道照明設計細則》(以下簡稱“規范”)長度L＞1000m的二級公路隧道應設置照明［1］。大峽谷隧道符合隧道照明的條件，故按要求進行隧道照明設計，通過公路隧道提供24h不間斷照明來保障行車安全［2］。照明計算以照明燈具的資料為基礎數據，并考慮了隧道內采用瀝青路面為計算條件。隧道照明分為洞外照明、洞內照明和應急照明，洞外照明包括接近段和引道，洞內照明包括入口段、過渡段、中間段和出口段［3］。本著經濟、節能等原則，照明考慮全部布設LED隧道燈，具體要求按規范執行。根據設計經驗，當隧道亮度滿足規范要求時，隧道照度基本已經符合規范要求，因此計算結果以亮度值為準。
1．1洞外接近段減光、引道照明
為確保大峽谷隧道入口段的照明效果，降低燈具功率，節約能源，應對隧道外接近段的自然光實施減光處理［4］，比如設置百葉天棚或者種植行道樹等，盡可能降低洞口外的亮度，一般減光或遮光的距離不少于50m。因此，考慮縱坡為1．0%，設計車速為60km/h，根據規范接近段長度取洞外一個照明停車視距Ds=55m。其亮度來自洞外的自然條件，無需人工照明［5］。洞外引道應布設路燈以供夜間道路照明，從而減少夜間洞內外亮度差。根據規范，隧道洞外引道布燈長度與路面亮度的關系可知，長度取95m，路面亮度取0．5cd/m2，因此光源考慮采用60WLED隧道燈，燈具間距為8m。
1．2洞內入口段、過渡段照明
根據規范，入口段劃分為入口一段TH1和入口二段TH2，對應亮度和長度計算如下:因此，根據規范入口段照明由基本照明和加強照明2個部分組成，其中，基本照明的燈具布置同中間段照明，即光源考慮采用60WLED隧道燈(兼應急照明，UPS供電);加強照明的考慮分別采用180W和120WLED隧道燈，燈具間距為1m，建議從洞內以內10m開始布設。根據規范，過渡段劃分為過渡一段TR1、過渡二段TR2和過渡三段TR3，對應亮度和長度計算如下:因此，根據規范過渡一段TR1的基本照明與中間段的相同，加強照明由120W功率的LED隧道燈等間距2m對稱排列布置，長度取44m;過渡二段TR2的基本照明與中間段的相同，加強照明由功率為120W的LED隧道燈組成，對稱排列布置，間距8m，均勻布置在基本照明之間，長度取67m;過渡三段TR3設置基本照明，可不設加強照明，本長度取100m。
1．3洞內中間段照明
中間段照明，保證停車視距，其照明水平往往與行車速度、交通量等因素有關。為了保障在行車安全的前提下，有效地降低隧道照明能耗，可通過對隧道中間段照明布燈參數優化及布燈方式等來減少隧道最小亮度需求，包括采用調光控制方法對LED燈進行調節［6］等。根據規范，中間段的亮度Lin為2．0cd/m2，可選用60W功率的LED隧道燈(兼應急照明，UPS供電)，燈具對稱排列布置，燈具橫向安裝范圍為行車道左右5．5m處，縱向間距6m，安裝高度為5．1m，橫向傾角為10°，燈具在縱向上與隧道路面保持水平。
1．4洞內出口段照明
根據規范，出口段劃分為出口一段EX1和出口二段EX2，對應亮度和長度計算如下:因此，根據規范出口一段和出口二段每段長度取30m，亮度分別取中間段亮度的3倍和5倍?；菊彰髋c中間段的相同，加強照明分別為120W和180W功率的LED隧道燈，其數量與基本照明燈保持一致。
1．5應急照明
根據規范，長度L＞1000m的一級、二級公路隧道應設置應急照明系統，其他根據實際情況設定。由于應急照明系統容量較小，且照明已利用部分基本照明燈具，并考慮UPS供電設計。應急照明供電電源維持時間不應小于30min，應急照明亮度不低于中間段亮度的10%，且不應低于0．2cd/m2。
1．6燈具配置和計算結果
根據上述要求，大峽谷隧道主要照明燈具配置如表1。通過計算，大峽谷隧道的照明情況和負荷情況見表2。
2隧道照明工程的能耗分析
隧道照明占隧道總電耗一半以上，隧道照明節能對公路建設可持續發展有重要意義［7］。大峽谷隧道照明工程用電的主要直接消耗能源為隧道燈具的電力消耗。隧道照明供電控制模式可根據工程實際情況，本著既滿足不同時段交通量的使用要求又達到節電的效果，從而降低公路隧道的運營成本的原則，考慮長隧道光環境變化及駕駛員視覺體驗［8］等因素，照明采取白天、傍晚、夜間的三級控制模式，分別采用1、1/2、1/3的照明方式［9］?；馂陌l生時或者緊急交通狀況時，照明達到最大亮度，負荷處于最大狀態。隧道工程照明分級控制［10］模式下，照明負荷情況詳細見表3。大峽谷隧道的照明用電節能評估根據分級控制模式下的正常用電時間來作為計算參考。全年耗電量為241846kWh，照明耗電量統計見表4，折標準煤29．72t/a。綜上所述，大峽谷隧道通過推行綠色節能燈具、合理布局照明燈具和分級控制管理，在能耗總量、單位路段綜合能耗兩方面與國內同類設計隧道相比均處于較先進的水平。
3結論
通過對滇藏新通道怒江六丙公路大峽谷隧道的隧道照明進行能耗計算和分析，隧道照明布局是可行的，能耗水平是可控的，在一定程度上，可為同類型隧道工程的照明設計和節能評估提供案例參考。
作者:王夢犀 單位:國家林業和草原局昆明勘察設計院
