隧道照明布燈成本控制方式選擇

王翠巧 秦天嶺 段容谷

摘 要：文章以晉焦高速東石翁隧道左洞為列，對常見的四種布燈及交替式布燈方式下的投入及運營成本進行了分析比較，采用動態(tài)評價方式，提出了晉焦高速隧道照明布燈方式的選擇方案。

關鍵詞：隧道照明 成本對比 評價選擇

中圖分類號：F275 ?文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2022）01-287-03

隨著高速公路建設的大力發(fā)展，隧道的數(shù)量和規(guī)模也在迅速擴張，高速公路公司如何滿足車輛正常行駛照度的條件下降低隧道照明系統(tǒng)的建設成本和運營成本變得非常之關鍵。從成本控制的角度出發(fā)，通過比較隧道不同布燈方式下的相關成本，尋找隧道照明布燈的經濟方案，具有較強的實踐價值。

一、隧道布燈方式單項成本比較

目前，隧道常規(guī)布燈方式有中線布燈、兩側對稱式布燈、兩側交錯式布燈和中線側偏式布燈方式，在此基礎上，為降低隧道營運期照明系統(tǒng)改造次數(shù)，減少施工對道路通行影響，隧道照明布燈也會采用雙倍布置交替點亮，即替換式布燈方式。東石翁隧道左洞全長1931米，兩車道，設計時速80km/h，基本照明為40w的LED燈，全隧道貫通布置，布設間距12m，加強照明為180w/90w的LED燈具。如東石翁隧道左洞采用上述不同的布燈方式，其相應單項成本比較如下。

（一）不同布燈方式燈具購置成本

由于不同布燈方式所需要的燈具數(shù)量不盡相同，布燈的購置成本也不相同，不同布燈方案所需LED燈具購置成本如表1所示。

（二）不同布燈方式配套相關成本

布燈方式不同，燈具數(shù)量不同，所需線纜規(guī)格和數(shù)量均會有所不同，但最大的差異是所需橋架的數(shù)量與規(guī)格，且其安裝成本差異也較大。適當加大橋架尺寸，中線（中線側偏）布燈只需安裝一道橋架，與兩側式布燈相比，橋架實際用量（延米數(shù)）將會減少一半，以晉焦高速東石翁隧道左洞為例，橋架減少量為1931米。因隧道照明所需線纜主要取決于用電負荷，不同布燈方式下所需線纜成本差異受較多影響因素，但總體差異不會過大，故本文配套相關成本僅考慮橋架購置與安裝成本差異。

（三）不同布燈方式耗電費用

本文研究的是本隧道各段照明按照全天24小時開啟。電費按照晉焦高速平均的工業(yè)用電費用0.85元/度進行計算，LED燈具設計壽命為50000小時，考慮光衰及實際使用情況，取使用壽命為5年，則不同布燈方案在使用壽命期內的照明用電總費用及年均電費如表3所示。

隧道運營中由于頂部經常會有灰塵、尾氣排出的汽化機油等污染物附著在燈具的表面，容易導致照明燈具的亮度及照明效果下降，為了保證隧道內車輛的正常運行，對燈具進行清洗和維護是十分必要的。根據(jù)對晉焦高速13條LED照明燈具調查及測算，其中，燈具的安裝及維護費用主要包括前期燈具安裝費用、后期運營的燈具清洗費用（以1年1次計）及損壞燈具更換時的人工費和燈具本身的價格，5年期使用壽命內損壞率約10%，當損壞率達到2%時實施一次燈具更換。則不同布燈方式下燈具的總維護費用計算如表4所示。

二、隧道布燈方式綜合成本比較

（一）不同布燈方式綜合成本

隧道照明運營綜合成本=燈具購置費用+配套相關成本+照明耗電費用+安裝及維護費用，依據(jù)前面單項成本比較數(shù)據(jù)，其隧道照明運營綜合成本如表5所示。

（二）綜合成本動態(tài)比較

隧道照明新建或整體改造建設時，主要的支出項目是燈具、橋架、線纜的購置與安裝費用，后期的運營費用主要包括電費及維護費用。替換式布燈方式需雙倍燈具，前期資金投入較大，使用壽命將由5年拉長到10年，在較長的壽命周期內，需要考慮貨幣資金時間價值，結合晉焦高速公司財務成本及收益要求后確定其資金成本率為6%。因不同布燈方式下，使用壽命分為5年和10年兩種情形，故動態(tài)評價通過年化資本支出比較，其計算過程如表6所示。

三、評價與結論

根據(jù)表6中的數(shù)據(jù)可知，按照整個使用壽命內資本支出年均化測算，最優(yōu)經濟方案依次為替換式布燈、中線側偏式、中線式、兩側交錯式和兩側對稱式，對應年化支出成本分別為37.74萬元、39.44萬元、39.77萬元43.82萬元和46.71萬元。同時，中線式布燈和中線側偏式布燈年化支出成本非常接近，均為39萬元左右，實踐中因中線式布燈相對美觀而較多采用。兩側對稱式和兩側交錯式布燈年化支出成本相差約3萬元，差額相對較大，但在實務中兩側交錯式布燈應用越來越少見，主要原因是在燈具損壞的情況下容易造成間距性黑道，行車視覺效果相對較差。替換式布燈的年化資本支出最低，但其初始投資成本最高，相比中線式布燈，東石翁隧道左線需追加約44萬的投資額，投資增幅約為50%，故該種布燈方式受限于投資規(guī)模，實務中較少應用。

通常在資金充分的條件下，兩車道的新建高速隧道布燈更宜采用替換式布燈，它具備安裝集中、成本節(jié)約、配光均勻、運營便捷等優(yōu)點。中線布燈缺點是不便于高速公路運營期照明燈具的安裝和維修，而兩側對稱布燈燈具安裝高度明顯降低，只需占用一條車道便能進行燈具的安裝和維護，可保證運營期高速公路單車道正常通行，故在實務中便廣泛采用。總之，高速隧道布燈應從照明規(guī)范、資金狀況、運營管理、車輛行駛速度和隧道實際形狀等各個方面出發(fā)來選擇科學的布燈方式，按照性價比最高的布燈方式來布置燈具，在保證隧道正常運營下最大可能地節(jié)省成本。

[課題項目：山西晉焦高速隧道照明調光系統(tǒng)應用研究]

參考文獻：

[1] 段偉.公路隧道節(jié)能照明運行方案[J].長春工業(yè)大學學報，2020，41（4）：350～354

[2] 晉焦高速公路隧道照明系統(tǒng)改造工程施工圖設計.蘇交科集團股份有限公司，2018.

（作者單位：山西晉焦高速公路有限公司 山西晉城 048000）

[作者簡介：王翠巧，高級工程師，主要研究方向：機電工程。]

（責編：賈偉）