高速公路隧道LED灯照明应用研究
来源:用户上传
作者:刘浩
摘 要：LED作为一种新型光源，性能优越、节能效果较好，现如今广泛应用在高速公路隧道照明中，全面响应了国家节能减排的大力号召，因此本文针对高速公路隧道LED灯照明应用进行研究。基于LED隧道照明灯特点，分析其在实际应用过程中，LED灯具的应用优势，然后从两个实际案例入手，具体分析LED灯具的应用。隧道是高速公路的重要组成部分，和普通路段不同，隧道中内外亮度差极大、空气污染严重、净宽小、高度低、噪声大，在这样的环境下，保证高速公路隧道照明十分重要。
关键词：LED照明系统 高速公路隧道 节能减排
中图分类号：TU88 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）05（a）-0019-02
1 LED隧道照明灯特点
和普通的钠灯相比，LED灯具的实际使用光效较高，可以达到70～80lm/W，而钠灯虽然可以做到360°发光，但实际光效只有40～50lm/W。LED光源的寿命较长，从理论上讲寿命可以达到3～5万h，在实际应用的过程中，可能相对缩减，但是相对于高压钠灯4000～6000h而言，寿命优势十分明显。此外，LED灯具的显色性较高、色温较低，显色性关系到照明清晰度，指的就是在同样亮度下，显色性越高，越能够看清物体。根据实际实验数据来看，LED的显色指数高达80，而普通高压钠灯的显色指数只有23左右，不仅如此，高压钠灯的色温在2000K左右，LED灯具的色温在5000～8000K。从环保效果上看，LED灯具的效果也优于普通高压钠灯，不会对环境造成较大的污染。但是LED灯具的价格较高，作为新型照明产品，价格是普通高压钠灯的3～4倍，相对较贵。
2 高速公路隧道LED灯照明应用优点
随着高速公路隧道的数量不断增加，隧道运营照明成本不断增加，LED隧道灯的推广应用势在必行，借助LED隧道灯的优势特点，可以有效解决高速公路隧道灯照明系统中存在的问题。根据实际计算情况来看，在同一个亮度环境情况下，LED灯所需要的功率是高压钠灯的60%，照明用电量也只有60%左右。由此可知，使用LED灯可以有效节约照明用电量，省电效果十分明显，长期使用，运营照明费用也会明显降低。从寿命上看，LED灯具的使用寿命是普通高压钠灯的一倍，在长时间的运营中，LED灯具的更换频率较低，维护费用也相对较低。从显色性上，虽然目前并没有关于隧道LED照明系统的标准，大都是根据高压钠灯特点进行设计的，在这样的情况下，LED灯具会给人更加明亮的感觉。实际上，在相同辨识条件下，LED灯具在同样视觉效果下，所需要的亮度更低，也就是说，只要制定出符合LED灯具的标准，规范化照明规范，亮度指标就会降低，功率和用电量也会随之降低。
3 高速公路隧道灯具照明的基本要求
高速公路中隧道照明系统极为重要，是保证驾驶人员出入隧道安全的重要因素，每个国家在高速公路隧道上都有着自己的设计标准和设计要求。每个国家的基本要求包括以下几个方面：第一，照明系统要实现24h运行;第二，白天时，隧道亮度要逐渐减弱;第三，出入口段设置过渡照明系统，夜间不需要加强;第四，照明梯度呈现U字型，满足视觉特性要求。
入口段作为隧道的第一区段，也是交通事故高发区域，如果驾驶员在安全刹车距离内没有看见障碍物，那么就会发生交通事故，入口段亮度设计需要考虑到折减系数、洞外亮度等，其中折减系数是通过行车速度和预计交通量进行计算。过渡段在长隧道中较为重要，通过过渡段让驾驶员逐渐适应隧道内亮度水平，因此在这一阶段要让亮度水平从高到低依次变化，具体可以参照GIE适应曲线要求。基本段是整个隧道内污染状况最为严重的区域，考虑到这一因素，在设计基本段亮度水平时，要保证其照明亮度高于普通道路。出口段实际上不需要安装照明设备，但是为了保证驾驶员在离开隧道時可以保证良好的后向视觉，也要安装照明系统，可以和入口段一致。
4 高速公路隧道LED灯照明应用案例
根据高速公路隧道照明系统要求，进一步分析高速公路隧道LED灯照明应用案例。
（1）案例一。
以某分离式公路隧道为例，对该隧道进行照明系统改造，结合公路隧道的实际运营情况以及原有实施情况，对照明系统进行分析。首先，针对隧道中的基本段、过渡段、加强段中的高压钠灯换成LED灯，并且重新进行配线和控制。其中基本段的LED灯采用的是30W的条形灯具，将其安装在隧道3.4m的高度;过渡段的LED灯采用的是90W的条形灯具，其安装在隧道5.5m的高度;加强段采用的LED灯的是120W的条形灯具。为了配合LED灯具的使用，供配电系统也要进行改造，在原有供电方式的基础上，从3个配电线选出一个引线，通过这种方式可以有效降低电缆投入量，同时采用工业级别的航空对接插头和灯具分支电缆，其余部分零部件也按照高互换性的标准进行设计。
在完成改造后，隧道内的照明情况得到了有效改善，通行环境也得到优化，通过对入口段、加强段、基本段数据的采集分析，改造后灯具节能效果超过75%，隧道内、路面中线、车道中线的均匀度都满足有关标准要求。在对照明系统进行日常维护的过程中也不需要举升车，只需要借助人字梯就可以完成施工，安全隐患有效降低、保养维护效率也得到了显著提高[1]。不仅如此，在发生火灾等灾害时，灯具可以保证各类标识清晰可见，隧道内的车辆人员可以及时疏散分流。
（2）案例二。
根据某大、长高速公路隧道为例，对该隧道进行照明系统改造，将隧道分为入口段、过渡一段、过渡二段、中间段以及出口段。隧道原有照明方案采用的是高压钠灯和LED灯具混合的方案，在原有方案的基础上，设计出全新的LED灯方案。借助上述方案提高照明系统的节能性，首先，针对隧道中的入口段、过渡一段、过渡二段、中间段以及出口段中的高压钠灯换成LED灯，并且重新进行配线和控制。其中入口段和过渡段的LED灯采用的是130W、150W、110W、100W的条形灯具，灯源色为黄色;出口段的LED灯采用的是50W的条形灯具，采用对称分布的方式，灯源色为黄色;基本段的LED灯采用的是50W的条形灯具，采用交错分布的方式，提高照明均匀度。
在完成改造后，对入口段、过渡一段、过渡二段、中间段以及出口段数据的采集分析，改造后灯具安装功率减少了42.3%，从技术上、经济性上比较，全LED灯具的节能效果、经济性更优。在对经济支出费用进行预算后发现，六年运营费用预计减少1400万元，周期成本可以减少1112万元，总共可以节约费用1417万元。虽然初期成本投资较高，但是从长远角度上考虑，采用全LED灯具系统，更符合高速公路隧道的长期发展[2]。
5 结语
综上所述，LED隧道灯具有着良好的性能，且不含有有害元素，对环境的污染较少，符合当前国家的绿色节能发展需求，具有着良好的社会效益。不仅如此，对于长期的隧道运营而言，应用LED照明系统也具有经济效益，但是LED照明系统初期投入成本较大，需要进一步提高技术，促进隧道照明系统不断发展。
参考文献
[1] 李祉材.探析高速公路隧道LED照明的智能控制应用[J].低碳世界，2018（9）：223-224.
[2] 何彦辉，杜晓兵.浅析高速公路隧道LED照明研究与应用[J].城市建设理论研究：电子版，2017（25）：147.
[3] 张政富.临合高速公路隧道LED灯照明应用分析[J].中国高新技术企业，2017（10）：129-130.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15021920.htm
