环保隧道照明系统研究

环保隧道照明系统研究

【文章摘要】道路建设的高速发展证实着我国经济的崛起，而道路的发展都离不了开山劈路，隧道应运而生。但对于隧道的照明问题，一直都没有任何专家做出更环保的解决。因此，本文对隧道照明存在的若干问题进行了深入思考和研究，最后，摒弃了原来单靠当地发电站来供电，环保的解决了白日隧道的照明问题。本文对环保照明系统进行了实物模型画图、理论分析和相关建议，并对重庆理工大学门口中长隧道作了实例分析.

【关键词】侧边光灯；顶置光散；实物论证计算

0 引言

公路隧道是连接两端道路的通道。为了不使整个道路的运输能力降低，保证车辆驾驶员在处于闭合空间的隧道里得到良好的安全行驶环境，公路隧道一般应设置人工照明，而在照明的过程中，现状往往都是选择的是二次能源（电能）所提供，怎样避免使用和尽量少用二次能源，是保护环境的重要之研究。

据实例观察，在中国南方的大多跨区、跨省的道路上每条交通线路上平均有十个隧道之多，而选择的用电来源均是电能，这无不是给已经恶劣的环境浓墨重彩地添上一笔很大的负担，怎样解决这个清洁能源问题，一直未有任何专家进行深入思考和研究[1]。本文通过光学元件相配合使用，通过将透镜等光学元件灵活搭配，将柔和的自然光导入隧道，然后进行散光，这样就实现了自然光灯泡，这种光以它优越的光照性能挑战传统隧道灯在隧道照明中的地位[2]。

1 总设计框图

环保隧道照明系统主要包括自然光光源采集、高能平行光传输和光源散射照明三个部分。其中自然光光源采集结构将自然环境中的太阳光汇聚成能量密度较高的平行光，然后通过平行光传输到光源散射照明器件上。其设计框图如图1：

本光照系统秉承节约能源、多能源共同利用的理念，来共同完成公路日夜隧道的照明问题。首先是通过采光部分（由凹面镜和凸透镜综合使用完成）把四面八方的太阳光搜集起来，然后变成直射光，便于利用，最后就是把直射光分成两步走，一部分是用于隧道顶部进行光散；另一部分用于隧道两边进行平面镜错位发光。这样既对隧道进行了白天充足的照明，也为隧道里的景色更添上了环保的衣装。

图1 系统示意框图

2 理论分析

2.1 采光部分

侧边采光：在隧道两出口两侧找一光照强度较强、且持续时间较长，在此地方放置外截圆半径为r的凹面镜，且调好适当的聚光角度，交叉射向隧道壁另一方的平面镜，且平行于地面。（图二侧边采光）

顶置采光：在隧道口外一定距离，通过用支架固定四个相同的侧边采光，将四面八方的光通过顶置采光转变成五组平行光射向隧道。

系统的功率根据实际的光照强度和时间变化而变化，其计算公式如下：P=absp（p为48.3焦耳每秒/平方厘米,s=π , a(0.6～0.8)凹面镜仰角倾斜修正系数, b(0.4～0.45)光线云层穿透系数, 凸透镜的透光率在90%以上）。如下图所示：箭头线表示光线路，黑色阴影表示凸透镜。

图2 侧边采光

上下分别为正视图和侧视图，椭圆为图一采光组

2.2 顶置光散

2.2.1 设备组成：平面镜，毛玻璃碎片，新型光散射材料做成的且外形如烧瓶的容器[3]。

2.2.2 原理剖析：将图二所示平行摄入的光通过优质且转角45°的平面镜，此时可把五束光由平行转换成垂直射向地面，再把此四束光分别经过设备组成里的容器将单一的光变成如灯泡四面八方的发射出来，