公路隧道的照明設(shè)計(jì)

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2014-11-16

瀏覽次數(shù):次

 我國(guó)山地眾多，幅員遼闊，為縮短公路里 程，提高運(yùn)輸效益，節(jié)省用地和保持生態(tài)環(huán)境， 公路建設(shè)中越來越重視隧道建設(shè)。公路隧道功能 具有的特殊性，決定了其建設(shè)的復(fù)雜性。照明系 統(tǒng)是隧道機(jī)電工程中最重要的設(shè)施之一，也是整 個(gè)隧道機(jī)電工程總投資最大的一個(gè)系統(tǒng)。公路隧 道照明，不論白天還是夜間都很重要，并且白天 照明問題比夜間更復(fù)雜。為滿足公路隧道的運(yùn)行 要求，隧道燈具應(yīng)適應(yīng)公路隧道使用特點(diǎn)，節(jié)約 能源，提高照明效果，保證行車安全性、舒適 性，并能有效地進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理。

隨著我國(guó)公路建設(shè)的快速延伸，地形復(fù)雜、 人口稀少地區(qū)電力資源貧乏，電力成本巨大的問 題日益突出，尤其是公路隧道照明系統(tǒng)的供電問 題更趨嚴(yán)重。依據(jù)國(guó)家規(guī)范，店鋪照明，400m以上的公路隧 

道需設(shè)照明設(shè)施，因此，開發(fā)一種既可降低工程 造價(jià)，又能降低運(yùn)營(yíng)管理成本的適應(yīng)此發(fā)展需求 的公路隧道太陽(yáng)能照明系統(tǒng)顯得十分迫切，綠色照明，而了 解國(guó)內(nèi)外關(guān)于公路隧道照明系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀，對(duì) 于開發(fā)公路隧道太陽(yáng)能照明系統(tǒng)，具有重要的指 導(dǎo)意義。

1公路隧道照明燈具研制及隧道照明設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前，全國(guó)已建和在建公路隧道已達(dá)1000 多km,并仍處于快速發(fā)展中。但公路隧道中安 裝照明系統(tǒng)的非常少，大都不設(shè)置照明或設(shè)置 了照明系統(tǒng)卻并不使用，因此，照明質(zhì)量非 常低。

1.1公路隊(duì)道照明燈具

我國(guó)公路隧道照明燈具研制起步較晚，基礎(chǔ)較差，特別是針對(duì)隧道照明燈具要求和特性方面 的深人研究極其缺乏，設(shè)計(jì)、制造的燈具與國(guó)外 存在較大差距。近年來，雖然復(fù)旦大學(xué)、上海燈 具研究所、重慶交通科研設(shè)計(jì)院、浙江交通規(guī)劃 設(shè)計(jì)院等少數(shù)單位擁有相應(yīng)的研究條件和一定的 試驗(yàn)設(shè)備，非常重視隧道燈具研究，但是，大部 分燈具廠家卻沒有公路隧道燈具的研究條件和試 驗(yàn)設(shè)備，自主開發(fā)隧道燈具能力差。國(guó)內(nèi)隧道燈 具廠多為小廠或主要從事其他領(lǐng)域照明器材生 產(chǎn)，技術(shù)、工藝和裝備落后，恒光電器,照亮您的生活，生產(chǎn)分散，專業(yè)化 水平低，效益不高。

另外，在公路隧道燈具的開發(fā)方面也缺乏足 夠的認(rèn)識(shí)和必要的投人，與國(guó)外照明電器工業(yè) 生產(chǎn)集中度相比，遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。 國(guó)內(nèi)使用的隧道燈具大多存在光帶窄、配光質(zhì) 量不夠、能耗高、質(zhì)量穩(wěn)定性差、壽命短、檔 次不高等問題，直接導(dǎo)致公路隧道照明效果不 佳，不能滿足公路隧道照明要求，嚴(yán)重影響行 車安全性。

1.2隧道照明設(shè)計(jì)

隧道照明的光源，應(yīng)滿足隧道特定環(huán)境下的 光效、光通量、壽命、光色和顯色性要求，同 時(shí)還要保證在汽車排放形成的煙霧中有良好的能 見度。隧道照明的效果必須依靠可靠的光源來實(shí) 現(xiàn)。公路隧道一旦投人使用，正常狀態(tài)下照明系 統(tǒng)幾乎處于長(zhǎng)期點(diǎn)亮狀態(tài)，因此，選擇一種適宜 的光源，是隧道照明的重要環(huán)節(jié)。

公路隧道照明，家用照明，通常依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范把隧道分 為人口段、過渡段、中間段和出口段進(jìn)行設(shè)計(jì)， 其中過渡段有兩個(gè)，分別設(shè)計(jì)在中間段前后。各 段的長(zhǎng)度和照度的設(shè)計(jì)是從全年行車安全要求出 發(fā)，洞內(nèi)最大照度的設(shè)計(jì)是以全年洞外最大亮度 和最高行車時(shí)速來確定隧道內(nèi)各段的燈具功率和 燈具分布密度。所實(shí)現(xiàn)的照明自動(dòng)控制也是非常 有限的，通常因線路布線回路的限制，只能做到 2~3級(jí)人工或自動(dòng)控制。對(duì)于如天氣、車速、車 流量等參數(shù)，只是在設(shè)計(jì)階段予以最大值考慮。 最終，各段照明的長(zhǎng)度和照度也始終處于最大值 狀態(tài)。由于利用天氣、車速、車流量等時(shí)變參 數(shù)，無法從宏觀上對(duì)整個(gè)隧道的照明系統(tǒng)進(jìn)行自 適應(yīng)方式的調(diào)節(jié)控制。因此，產(chǎn)業(yè)資訊，從這一點(diǎn)上講，目 前這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與使用隧道照明系統(tǒng)存在著大 量的電能浪費(fèi)問題。

2照明系統(tǒng)方案

2.1電路設(shè)計(jì)

在電路設(shè)計(jì)過程中，綜合點(diǎn)光源疊加后電 壓、電流影響、亮度水平、照明穩(wěn)定性等諸多因 素，研究合理匹配電路，以實(shí)現(xiàn)減低功耗，提高 光效的目的。

研究保護(hù)電路，減少LED串聯(lián)、并聯(lián)引起的 多點(diǎn)損壞。LED點(diǎn)陣布設(shè)是多個(gè)LED通過串聯(lián)、 并聯(lián)組成的陣列，在使用過程中，只要有一個(gè) LED短路或開路，都會(huì)導(dǎo)致整條或多個(gè)LED熄滅。

分析電路設(shè)計(jì)和電路布局的合理性，研究散 熱方法，以提高LED使用壽命，使其保持良好的 工作狀態(tài)。LED管芯結(jié)溫超過標(biāo)準(zhǔn)限定值，將導(dǎo) 致不可恢復(fù)性光強(qiáng)衰減。為解決這一問題，從電 路設(shè)計(jì)和布局著手進(jìn)行研究，并提出合理的設(shè)計(jì) 方案，以促進(jìn)LED保持良好的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)使 用壽命。

研究交/直流電源對(duì)LED的影響，家用照明，選擇適宜的 電源方式。LED供電方式不同，將影響其使用性 能，尤其是交流供電本身有變頻，易引起LED閃 爍，因此，選擇合適的LED ,可以提高照明效果。

研究防止燒毀部分LED的合適驅(qū)動(dòng)電路。 LED點(diǎn)陣布設(shè)由多個(gè)LED管組成，在使用中，偶 爾會(huì)因能量集中而燒壞部分LED,合適的驅(qū)動(dòng)電路 可以在一定程度上減輕相關(guān)現(xiàn)象的發(fā)生。

電路上改進(jìn)，恒光電器,照亮您的生活，既解決了散熱問題，照明方案，又使其工 作電流比原設(shè)計(jì)方案降低了近10mA,整個(gè)公路隧 道照明單元功率為6W左右，降低了功耗，從而使 公路隧道照明太陽(yáng)能供電系統(tǒng)低成本應(yīng)用成為 可能。

2.2照明燈具設(shè)計(jì)

照明燈具是指能透光、分配和改變光源分布 的器具，包括除光源外所有固定和保護(hù)光源所需 的全部零部件以及與電源連接所必需的線路附 件。由于不同場(chǎng)所對(duì)燈具的要求不同（如在公路 隧道中，要求燈具具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，不易老 化，防潮、防噴流），因此，照明燈具設(shè)計(jì)要從3 個(gè)方面人手：一方面要解決電路板安裝及拆卸的 方便性問題；另一方面，針對(duì)走線、散熱、防潮 性能進(jìn)行設(shè)計(jì)；最后是透光材料的選擇。從而使 研制的照明燈具能夠達(dá)到安全防護(hù)等級(jí)，散熱良 好，ROSH認(rèn)證，拆卸比較方便，滿足使用要求。

2.3太陽(yáng)能供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電根據(jù)當(dāng)?shù)靥��?yáng)能資源實(shí)現(xiàn)，同時(shí)， 對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，以降低功耗，從而為 解決太陽(yáng)能供電系統(tǒng)在特定時(shí)間內(nèi)的嚴(yán)重虧電問 題奠定基礎(chǔ)。

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)主要包括光伏組件（陣列）、 蓄電池、逆變器、控制器。

光伏組件是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置；接 線箱是匯總太陽(yáng)電池組件的配線，內(nèi)裝有防雷 器、回流防止器和開關(guān)等，•充電控制器是蓄電池 的過充電保護(hù)裝置；逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成 220V 50Hz的交流電，內(nèi)裝輸人電壓控制、過載保 護(hù)裝置等；蓄電池是電能儲(chǔ)藏裝置。

公路隧道太陽(yáng)能照明系統(tǒng)研究中照明系統(tǒng)為 直流220V供電。因此，其供電系統(tǒng)不需要采用逆 變器進(jìn)行直交流轉(zhuǎn)換。選擇太陽(yáng)電池組件時(shí)，要 求有一定的標(biāo)稱工作電流、輸出功率，照明產(chǎn)品，工作壽命 為20-30年，照明產(chǎn)品，要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能經(jīng)受在運(yùn) 輸、安裝和使用過程中發(fā)生的沖突、振動(dòng)及其他 應(yīng)力，組合引起的電性能損失小，成本低。

3公路照明系統(tǒng)存在的問題與措施

(1)LED照明燈的衰減問題

照明燈衰減是未來推廣中需要解決的主要問 題，將直接影響應(yīng)用成本。LED照明燈的衰減問 題產(chǎn)生的主要原因有3個(gè)方面：LED自身性能影 響；照明燈具污染；照明電路存在一定的缺陷。