高速公路隧道照明综合节能技术的研究和应用

高速公路隧道照明综合节能技术的研究

和应用

摘要：高速公路隧道照明是交通节能研究的重中之重，在隧道洞口前端运用

透光棚，可以取消或降低隧道的加强照明；通过提高隧道路面照明的总均匀度，

可以降低照明的平均亮度，这种安全又节能的照明技术和节能方案是研究的目标

和发展方向。文章采用智能调光控制技术，从多角度分析不同光源的优缺点和控

制模式为当前实施隧道照明节能改造方案提供参考。

关键词：公路；隧道；节能；研究

前言

随着高速公路建设的大发展，高速公路中隧道所占的比重也越来越大，而隧

道照明用电则是整个高速公路运营用电的大头，已经成为高速公路运营管理部门

的一个沉重的负担。如何使隧道照明既能保证驾驶员的行车安全，又能最大程度

地节约电能是高速公路建设和运营管理部门面临的一个重要研究课题。

1、公路隧道照明节能技术应用的背景分析

随着隧道照明技术的不断发展，集成度高越来越高，电子技术光学技术的发

展已超越了单纯照明的观念，新型照明系统的能耗节约以及经济性也在不断提升，研究在高速公路隧道照明节能技术的应用具体要注意以下几点：

1.1、证光色应与周围景物的相互协调，避免亮度过高或产生眩光，还要保

证灯光的射向和强度要达到应有的节能要求和环保要求。

1.2、工程来讲，在实施过程中一定要结合实际需求，进行光照设计，加强

对产品选购的科学性和合理性规范工程操作，做好安装调试以及运行管理。

1.3、公路隧道照明节能技术的应用，必须要满足综合性空间的照明要求，

通常情况下，采用金卤灯和高压钠灯混光配合的方法，形成相互补充，照明效果

更好。所以，对于照明设计件的选择，最好保证照明器和装置的合理性，一方面，要保证其照明功能，还要保证其装饰效果，形成二者的协调统一。

1.4、要的基本原则，就是根据功能要求和环境条件决定合适的光特性，一

要符合场地的环境要求，二要达到经济性，这才是照明节能技术的设计的根本目的，在实际应用过程中，要有合理的光分布，发挥明视觉效力，改善环境照明质量，由于高速公路隧道照明其在交通区域内，重点是考虑视环境的满意程度

2、高速公路隧道照明节能技术应用的要点分析

2.1、照明设计参数

对于照明设计参数，在实际应用时，要注意节能调整。对于整个工程来讲，

设计作为其根本环节，只有在保证设计参数的合理性和准确性的基础上，才能有

效地发挥照明的节能作用，避免能源的浪费，这也是目前比较有效的节能途径。

尤其是在我国照明节能设计起步较晚的条件下，与高速公路的发展速度相比，两

者之间存在着极大的差距，为了适应两者的协调发展，必须要充分考虑到照明设

计中存在的问题，减小设计偏值，合理节能。

在进行设计时，隧道洞外亮度是无法实测到的，需要通过查表法，得到相关

的数值，既满足了设计要求，还可以从中找到其存在的偏差，及时修正设计值。

目前，经过实践研究，已经得出一种新的取值方法，具体取值约为3500cd/m，与

传统的设计相比，这种方法，可以节能10%－15%的费用，值得推广和应用。以流

量为依据，加强对基本段亮度的调整，分期实施照明系统。对于隧道基本段来讲，其主要的信息有交通流量以及时间信息，在实际运行中，要以这些信息为出发点，合理控制照明系统的运行和停止，从而来达到节能目的。

2.2、高压钠灯与LED隧道灯具特性对比

2.2.1、高压钠灯作为目前通用的隧道照明光源，其主要特性为：

a）高压钠灯生产技术非常成熟，隧道及广场照明应用非常广泛，灯具功率

可以做得比较高，市场价格相对比较低廉，使用寿命在2万小时左右.

b）从发光效果来看，高压钠灯发光颜色为黄色，具有较好的穿透烟，雾性能，较为适合在重交通和重污染地区隧道应用.但其色温及显像指数较低，在高

压钠灯照明环境下物体的本貌较难呈现.

c）从光源利用率来看，高压钠灯泡结构决定了灯具的光源利用率较低，通

常为60%左右，决定了其大部分光必须通过反射器反射后才能照射到指定区域.

d）从光衰程度来看，高压钠灯在使用初期的前5000h衰减30%，然后趋于稳定.短期衰减值较大.

2.2.2、LED灯具的主要特性

2010年以来我省高速公路运营管理部门已经开始在部分高速公路项目进行照

明节能改造，对效果明显，对大功率LED灯具的特性也有了较为全面的认识，

LED光源应用于隧道照明的主要特性为：

a）从使用寿命来看，LED灯具理论上具有超长的使用寿命，可达到10万h，实际寿命预计要大于5万h，是高压钠灯的2倍以上.但其散热要求高，散热处理

效果的好坏直接影响LED灯具的使用效果和寿命.

b）从发光效果来看，LED光源具有可智能控制特性，可以延伸许多辅助功能.目前LED灯具单颗1W光效为90，1301in，集成单颗l0w光效大于9001m，显色

指数大于75.

c）从启动时间来看，LED光源具有瞬间启动，启动时间小于等于0.01S，无

需预热，瞬间可启动照明.相对于高压钠灯的启动速度提高了近6万倍.

d）从光源利用率来看，LED光源具有电气性能好的特性.其功率因数大于等

于0.95，整灯效率大于等于90%，具有良好的发光效率.电流谐波小.可实现智能

无极调光，覆盖全光谱.

e）从光衰程度来看，LED光源本身穿透烟，雾性能不及高压钠灯.关于衰减

指标，光电转换率，抗静电放电能力等重要指标没有给予应有的尊重和要求，对

价格的追求导致LED产品的总体质量没有较好的提升.

3、高速公路隧道照明节能技术的研究与应用

3.1、隧道入口、出口段加装透明遮光棚

在隧道入口、出口段加装透明遮光棚以取消加强照明，可达到节能的目的。

隧道照明可分为基本照明和加强照明，根据对隧道照明系统用电情况的分析和统计，隧道的加强照明功率占到了整个隧道照明总功率的55%以上，而且基本分布

在隧道的入口和出口端，如果能够减少甚至取消隧道的加强照明，就能够取得很

好的节能效果。

3.2、体的照明调光控制

可以通过整体的照明调光控制来提高隧道路面照明的总均匀度，以降低照明

平均亮度，从而达到节能的目的。实际上大部分时间里隧道照明的亮度并不总是

需要达到设计亮度的，而是应该根据实际交通流量的大小和洞外亮度的变化来实

时调整。而原有的隧道照明控制是回路控制，在隧道照明设计中的路面中线亮度

总均匀度是在所有的照明灯具都开启的情况下按照规范计算的，当关掉某几个回

路后，亮度总均匀度会显著下降，这样就必须提高平均亮度，不至于使可见度下降。而当照顾到部分回路开启状态下由于亮度总均匀度下降而不得不提高亮度水

平时，在需要照明回路全部开启时，就会产生过度照明而浪费能源。也就是说，

在回路控制方式下，当考虑回路全开时的隧道照明参数，就无法顾及回路部分开

启时的隧道照明参数，反之亦然。

3.3、开发隧道照明控制软件

高速公路通车后，车流量时刻在变化，特别是开通初期，车流量一般都较小，但目前隧道照明并没有和车流量挂钩，不管有车没车都是按固定模式常亮，浪费

了不少能源。结合车辆检测器、洞内外光强仪开发出一套照明控制软件，在隧道

内各段跟踪实际的车流量和外界环境亮度，对隧道照明进行整体联网调光，实现