論在役公路隧道照明系統(tǒng)升級改造的必要性

楊 翠，王少飛，李孟曄，屈貴軍，周華鑫，田 園，劉仁江

(1.重慶市計量質(zhì)量檢測研究院，重慶 401121；2.國家山區(qū)公路工程技術(shù)研究中心，重慶 400067；3.招商局(集團)重慶云途交通科技有限公司，重慶 400067)

論在役公路隧道照明系統(tǒng)升級改造的必要性

楊 翠1，王少飛2，3，李孟曄1，屈貴軍1，周華鑫1，田 園1，劉仁江1

(1.重慶市計量質(zhì)量檢測研究院，重慶 401121；2.國家山區(qū)公路工程技術(shù)研究中心，重慶 400067；3.招商局(集團)重慶云途交通科技有限公司，重慶 400067)

公路隧道照明系統(tǒng)電能消耗巨大，提出根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計細則》(JTG/T D70/2-01—2014)對在役公路隧道照明系統(tǒng)進行升級改造，計算結(jié)果表明長隧道加強照明總功率可降低40%左右，短隧道加強照明總功率可降低90%以上，經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益極其顯著，對提升公路隧道運營管理效益具有非常重要的現(xiàn)實意義。建議公路隧道運營管理單位年安排一定的資金用于支持對運營5年以上的在役公路隧道照明設(shè)施分批、分類實施節(jié)能改造。

公路隧道；照明工程；優(yōu)化設(shè)計；升級改造

引言

截至2015年，全國公路隧道為14 006處，總計1 268.39萬m，其中，特長隧道744處、329.98萬m，長隧道3 138處、537.68萬m[1]。隨著大量公路隧道投入使用，高電耗、高開支已成為公路隧道運營管理單位沉重的負擔，如何通過科技手段在確保公路隧道運營安全的基礎(chǔ)上實現(xiàn)照明節(jié)能最大化，打造“綠色低碳”公路隧道，是近年來公路隧道照明技術(shù)研究的熱點[2-6]?！豆匪淼勒彰髟O(shè)計細則》(JTG/T D70/2-01—2014)[7]在照明設(shè)計參數(shù)選擇、節(jié)能光源應(yīng)用等方面與《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTJ 026—90)[8]和《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范》(JTJ 026.1—1999)[9]有較大區(qū)別。因此，對在役公路隧道照明系統(tǒng)及時進行升級改造[10]，非常重要、很有必要。

1 公路隧道照明設(shè)計參數(shù)演進

20世紀90年代初，我國大部分公路隧道都無照明或僅懸掛幾盞路燈供行人照明，只有幾座隧道安裝了照明設(shè)施，且其技術(shù)標準也是很低的[8]。隨著國外公路隧道照明理論的成熟和發(fā)展，公路隧道照明課題在我國開始得到關(guān)注，國內(nèi)在學習和借鑒的基礎(chǔ)上，也開始了公路隧道照明設(shè)計工作。

《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTJ 026—90)于1990年12月1日起正式實施后，我國公路隧道照明設(shè)計有了相應(yīng)的技術(shù)標準。但由于其不很完善，當時國內(nèi)部分公路隧道照明設(shè)計方案參照《Guide for the lighting of road tunnels and underpasses》(CIE 88—1990)[11]執(zhí)行。在借鑒和學習國外公路隧道照明研究成果的基礎(chǔ)上，《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范》(JTJ 026.1—1999)于2000年6月1日起正式實施，自此我國公路隧道照明設(shè)計有了專用的技術(shù)標準，這在我國是一項具有開創(chuàng)性的成果，對推動我國公路隧道照明技術(shù)進步和規(guī)范其設(shè)計行為均起到了積極作用，并先后獲得重慶市科學技術(shù)進步二等獎(2000年)和中國標準創(chuàng)新貢獻獎三等獎(2006年)。近二十年來，由于我國公路隧道數(shù)量不斷增加、長大公路隧道及隧道群不斷出現(xiàn)、公路交通量不斷上升，公路隧道照明技術(shù)也由此逐漸得到高度重視。我國交通運輸部門投入大量科研經(jīng)費，圍繞公路隧道照明工程的實際問題開展技術(shù)研究并取得許多創(chuàng)新研究成果，為推動我國公路隧道照明技術(shù)的進步奠定了堅實基礎(chǔ)?！豆匪淼勒彰髟O(shè)計細則》(JTG/T D70/2-01—2014)即于此背景下修訂的，在借鑒國外先進理念的同時[12]，也融入了國內(nèi)的最新研究成果和成熟理論、技術(shù)、方法。

由于規(guī)范和標準本身就是某一時代的產(chǎn)物，其必然存在一定的歷史局限性，上述三部規(guī)范在公路隧道照明設(shè)計參數(shù)選擇方面存在較大差異，這是由當時的科學技術(shù)水平和研究認知程度所決定的。我國公路隧道照明設(shè)計參數(shù)(白天，長隧道)演變歷程見表1。

表1 我國公路隧道照明設(shè)計參數(shù)(白天)演進Table 1 The evolution of lighting design parameters(daytime) for road tunnels in China

注：①照明設(shè)計速度取80 km/h；②設(shè)計小時交通量按遠景計；③洞外亮度按天空面積百分比為0%(亮環(huán)境)取值

2 長隧道照明設(shè)計方案的差異

以2車道雙洞單向交通隧道(長隧道)為例，根據(jù)表1對使用2000版和2014版設(shè)計規(guī)范下的長公路隧道照明方案差異進行分析(僅對出入口加強照明段進行分析)。燈具布置間距按式(1)計算。假設(shè)該隧道路面為瀝青路面；照明光源采用高壓鈉燈，其額定光通量按表2取值。

表2 高壓鈉燈光通量取值Table 2 The luminous flux of high pressure sodium lamp

式中：N——燈具布置系數(shù)，對稱布置時取2；

η——利用系數(shù)，由燈具的利用系數(shù)曲線圖查取，本文取0.55；

W——隧道路面寬度(m)，本文取10.5；

φ——燈具額定光通量(lm)；

M——燈具的養(yǎng)護系數(shù)，本文取0.6；

L——平均亮度(cd/m2)；

S——燈具間距(m)。

2.1 入口段燈具布置形式和布置間距

根據(jù)式(1)計算，入口段燈具布置形式和布置間距見表3。

表3 入口段燈具布置形式和布置間距Table 3 The luminaire arrangement and layout spacing in threshold zone of road tunnels

2.2 過渡段燈具布置形式和布置間距

根據(jù)式(1)計算，過渡段燈具布置形式和布置間距見表4。

表4 過渡段燈具布置形式和布置間距Table 4 The luminaire arrangement and layout spacing in transition zone of road tunnels

2.3 出口段燈具布置形式和布置間距

根據(jù)式(1)計算，出口段燈具布置形式和布置間距見表5。

表5 出口段燈具布置形式和布置間距Table 5 The luminaire arrangement and layout spacing in exit zone of road tunnels

2.4 長隧道照明設(shè)計方案對比分析

根據(jù)上述計算，對長隧道而言，使用2000版和2014版設(shè)計規(guī)范時，其加強照明總功率分別為138 kW和83.6 kW，后者加強照明總功率降低約39.4%。

3 短隧道照明設(shè)計方案的差異

《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范》(JTJ 026.1—1999)規(guī)定，長度大于100 m的隧道應(yīng)設(shè)置照明。《公路隧道照明設(shè)計細則》(JTG/T D70/2-01—2014)規(guī)定，長度大于200 m的高速公路隧道、一級公路隧道應(yīng)設(shè)置照明，長度在100 m～200 m的高速公路光學長隧道、一級公路光學長隧道應(yīng)設(shè)置照明。

以《公路隧道照明設(shè)計細則》(JTG/T D70/2-01—2014)簡例B-1為例，對使用2000版和2014版設(shè)計規(guī)范下的短公路隧道照明方案差異進行分析(僅對出入口加強照明段進行分析)，分別見表6和表7。

根據(jù)計算，使用2000版和2014版設(shè)計規(guī)范時，該短隧道加強照明總功率分別為63.9 kW和3.75 kW，后者加強照明總功率降低約94.1%。

表6 短隧道照明系統(tǒng)設(shè)置(2000版規(guī)范)Table 6 The lighting system settings in short tunnels(2000 edition standard)

表7 短隧道照明系統(tǒng)設(shè)置(2014版規(guī)范)Table 7 The lighting system settings in short tunnels(2014 edition standard)

4 結(jié)語

1)工程計算表明，使用2000版和2014版公路隧道照明設(shè)計規(guī)范，長隧道加強照明總功率可降低40%左右，短隧道加強照明總功率可降低90%以上，經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益極其顯著。

2)相關(guān)公路隧道運營管理單位應(yīng)高度重視結(jié)合新版設(shè)計規(guī)范對在役公路隧道照明系統(tǒng)進行升級改造，這對提升公路隧道運營管理效益具有非常重要的現(xiàn)實意義。

3)建議公路隧道運營管理單位按照“先國家高速公路、后省級高速公路，先國省干線公路、后農(nóng)村公路”的排序，每年安排一定的資金用于支持對運營5年以上的在役公路隧道照明設(shè)施分批、分類實施節(jié)能改造。

[1] 交通運輸部綜合規(guī)劃司.2015年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[R].北京：交通運輸部綜合規(guī)劃，2016.

[2] 楊翠，王少飛，胡國輝，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧型公路隧道照明系統(tǒng)[J].公路，2015，(5)：153-157.

[3] 王少飛，涂耘，王小軍.公路隧道節(jié)能減排專項規(guī)劃研究[J].公路，2015，(8)：153-157.

[4] 王少飛，涂耘，鄧欣，等.公路隧道照明節(jié)能系統(tǒng)論[J].公路，2012，(8)：272-277.

[5] 王少飛.公路隧道節(jié)能減排技術(shù)[J].公路，2012，(3)：216-220.

[6] 王少飛，涂耘，鄧欣，等.論公路隧道照明節(jié)能[J].照明工程學報，2012，23(3)：106-112.

[7] 公路隧道照明設(shè)計細則：JTG/T D70/2-01—2014[S].

[8] 公路隧道設(shè)計規(guī)范:JTJ 026—90[S].

[9] 公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范:JTJ 026.1—1999[S].

[10] 劉偉，李衛(wèi)民.論新建和在建公路隧道開展通風、照明設(shè)計復查的重要性[J].公路，2002，(2)：104-107.

[11] Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses:CIE 88：1990[S].

[12] Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses:CIE 88：2004[S].

Discussion on the Necessity of the Existing Highway Tunnel Lighting System Upgrade

YANG Cui1，WANG Shaofei2，3，LI Mengye1，QU Guijun1,ZHOU Huaxin1,TIAN Yuan1,LIU Renjiang1

(1.ChongqingAcademyofMetrologyandQualityInspection，Chongqing401121，China;2.NationalEngineeringandResearchCenterforMountainousHighways,Chongqing400067,China;3.ChinaMerchantsChongQingCMtrafficTechnologyCo.，Ltd，Chongqing400067，China)

The electric energy consumption of road tunnel lighting system is huge. This article presents according toGuidelinesforDesignofLightingofHighwayTunnels(JTG/T D70/2-01—2014) to upgrade the existing road tunnel lighting system. The calculation results show that the total power of long tunnel strengthening lighting can be reduced by about 40%，and short tunnel strengthening lighting can be reduced more than 90%. The economic，social and ecological benefits are extremely significant，which has very important practical significance to improve the efficiency of road tunnel operation and management. This paper suggests that the road tunnel operation & management department arranges certain funds to support the energy saving transformation of the existing road tunnel lighting system.

road tunnels；lighting engineering；optimization design；upgrading

重慶市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科研計劃項目(CQZJKY2015015),重慶市電器檢測工程技術(shù)研究中心(cstc2011pt-gc0009)

王少飛，E-mail:wangshaofei2001@163.com

U453.7

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.01.016