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关键词:隧道照明;灯具;调光
中图分类号: U45文献标识码:A 文章编号:
隧道照明与一般的道路照明不同,隧道白天也需要照明,而且白天的照明与洞口外亮度紧密相关,所以更复杂,照明效果的好坏与灯具、照明控制紧密相关。隧道照明应根据隧道的使用特点进行照明设计。本文以四川某高速公路隧道为例简要介绍隧道照明设计
1)隧道照明标准确定方案
本隧道设计车速按照80km/h,洞口净空高度7米,单向交通量近期(2020年)为511辆/小时,远期(2034年)为1327辆/小时
由于隧道尚未建设,根据四川地区高速公路隧道设计经验洞外亮度L20初步按照3000cd/m2考虑,隧道主体工程完成后,通过实测洞口环境亮度,优化照明亮度布置。
根据《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999,隧道照明设入口段加强照明、过渡段加强照明、出口段加强照明、基本照明、应急照明和洞外引路照明。
2)照明灯具选择
光源选择
隧道照明可采用高压钠灯光源、LED光源进行比较。
根据以上比较:高压钠灯具有价格低、穿透烟雾性能好的特点可在高速隧道多汽车尾气烟雾环境提高照明的诱导性和照明效果,有利于交通运行。但高压钠灯启动性能不好,显色性差,不利于事物的辨认和应急启动。LED灯具有启动性能好,显色性好的特点但穿雾能力差,价格较高,LED由于芯片的品质和封住散热问题,稳定性能一般。因此,综合考虑照明性能、使用功能和投资运行成本,本工程隧道使用混光照明,以高压钠灯为主,LED为辅。即加强照明、基本照明采用高压钠灯,应急照明、横通道照明采用LED灯,应急停车带照明采用高压钠灯和led灯混合安装。应急照明通过EPS供电,正常状态开启,提高隧道高压钠灯照明的显色性和舒适性,正常照明故障时,LED灯瞬时再启动确保交通安全。应急停车带人员操作作业可能,采用两种光源混光照明提高作业面照度和分辨率。
3)灯具布置方案
4)隧道照明调光和控制
隧道照明调光
本工程根据洞外亮度和交通量变化采用分级调整入口段、过渡段、出口段的照明亮度及中间段的亮度。根据《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999白天亮度调整表:
隧道加强照明分为4级控制,根据不同的环境亮度开闭隧道灯,基本照明分类两级根据交通量预测近期交通量较小夜晚采用减光控制。
隧道照明控制
隧道内的照明控制是根据隧道照明设计中所确定的照明区段、不同时段不同气候条件下的照明要求,控制各个照明回路的开关,从而达到既满足隧道的照明亮度要求,又节省能源的目的,其控制方式大致分为手动控制、分时段时序控制方式和根据洞内外的亮度值自动控制照明回路的全自动控制方式三种。
A.手动控制方式由人工根据不同的时段及天气情况而开关不同的照明配电回路;
B.分段时序控制方式是根据一天中不同的时段而开启(闭合)相应的照明回路;
C.隧道照明的自动控制方式则是利用光强检测器分别采集隧道内外的亮度参数,经过对比处理后,由计算机系统自动控制各个照明回路的开关,使洞内的照明亮度与外界自然光的亮度相适应。
③横通道照明控制
车行横通道照明设照明控制箱,车行通道卷帘门两侧设手动开闭门开关,照明灯具可手动开启、隧道控制器远程开启和与隧道门联动开启工作方式。人行通道照明开关设于人行通道门外侧,开关具有手动开启和红外感应开启功能。
④隧道照明配电
隧道照明按照晴天、云天、阴天、重阴天、夜间和深夜等不同的控制要求设置不同的供电线路,隧道加强照明和隧道基本照明均采用链串式配电接线方式。隧道照明电缆敷设在隧道两侧上部的电缆桥架内,除应急照明供电线缆外,其余照明回路供电线缆均采用阻燃交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆。隧道应急照明由EPS电源供电,电缆采用耐火交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆。隧道洞口外设有引路路灯照明。路灯供电电缆采用铠装电缆直埋敷设,过路穿钢管保护。
5)照明预留预埋
a.隧道照明用配电箱洞室
配电箱上、下部侧墙内分别预埋金属软管,电缆沟内的供电电缆从金属软管向上进入配电箱进行供电,配电后配电电缆从金属软管上桥架,对设备供电,同时一部分电缆通过隧道顶部预埋金属软管进入另一侧向本侧照明设备供电。
b.隧道横洞照明预埋工程
由于横洞照明电缆引自隧道应急照明配电回路,所以设置金属软管过拱顶金属软管,引至应急照明侧,为方便电缆穿线,设接线盒;
引入横洞的电缆在横洞拱顶内预埋金属软管并预留接线盒,方便横洞灯具接线;
横洞洞口侧壁预埋金属软管,连接电缆沟和横洞,方便连接照明控制线。
c.在洞内变电站洞室附近的左侧强电沟与右侧弱电沟互联,以及贯穿横洞的金属软管。
6)小结
隧道照明是运营成本的重要组成部分。在隧道照明中,隧道出入口的照明更是隧道基本照明的几十倍,能耗和运营成本相当大。隧道照明的亮度应根据洞外亮度进行调节,这样在节约资源的同时对照明效果也不会有明显的影响。目前,隧道照明应用处于传统光源和LED分享照明市场的状态,随着LED技术的不断发展,光效逐渐提升,价格也在明显下降,LED隧道照明的技术、经济、社会和环保效益将与日俱增。
隧道照明安装时由于隧道内的电缆较多与其他供电系统的交叉如风机供电、隧道内监控设施等电缆,应统筹考虑,总体安排合理,避免出现现场施工混凝土要浇筑,而预埋的管线和设备尚未定位的情况,各个专业之间需联系紧密,避免重复工作。
参考文献:
中华人民共和国交通部.《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)
《照明设计手册》(第二版),姚佳伟主编,中国电力出版社,2006.12.
关键词:公路隧道照明“低碳经济“节能减排”
中图分类号:U459.2文献标识码: A 文章编号:
1 前言
在高速公路建设中采用隧道节能照明技术可以节约电能,降低运营成本,提高高速公路的经济效益和社会效益。目前隧道照明的节能,主要是采用高功率因数的照明灯具(配高效电子镇流器)、隧道内两侧铺反射率高的装修材料、尽量缩短供电电缆长度以减少线路损耗、合理布置配电房的位置、集中调光控制、减少洞外亮度等方法。为了进一步节能,设计者还把隧道内的灯具分为全日灯、黄昏灯、白日灯和应急灯等几个回路进行人工或自动的控制。这些方法,虽然有一定的节能效果,但在实际营运中电能的浪费还是十分严重,营运过程中为了节约电能产生了照明与行车安全和隧道监控之间的矛盾等问题。
2公路隧道运营照明存在问题
近20年来,我国交通运输部门投入大量科研经费,围绕公路隧道照明工程的实际问题开展技术研究并取得许多重要成果,强有力地推动了我国公路隧道照明技术的进步。但在工程设计、运营管理中仍存在诸多问题,主要表现为以下方面。
2.1 照明设计参数有待完善
《公路隧道通风照明设计规范》颁布实施至今已有10余年,在这期间,我国公路隧道数量、规模及类型都发生了较大变化,同时新理论、新技术、新设备、新材料不断涌现,因而部分照明设计参数有待进一步修正和完善 ,如短隧道照明设计方法、洞外亮度L。 (s)参考取值、各照明区段亮度指标等。国际照明委员会(CIE)制定的《公路隧道和地道照明指南》 固然对我国公路隧道照明设计有借鉴之处,但并不完全适用。
2.2 照明控制方式较为落后
部分高速公路中、短隧道照明无法实现远程人工现场实时自动控制,甚至需要隧道管理人员在现场人工控制,若高速公路全线中、短隧道数量较多,则每日现场工作量较大:一方面,造成不必要的电能浪费;另一方面,耗费较大的人力、物力去开关照明灯具,运营管理效率太低 。绝大多数公路隧道照明采用时序分级调光控制法,虽然其控制模式简单、可靠,但无法结合天气、洞外亮度、交通量等时变参数从宏观层面对整个隧道照明系统进行自适应控制,同时受照明配电回路所限,只能实现3~6级照明控制等级,“过度照明”、“无效照明”现象较为严重。
2.3 照明节能理念存在误区
公路隧道照明节能并非简单地开关某些灯具,而是要求建立在行车安全基础上的最大节能,即公路隧道照明节能不能以牺牲交通安全为代价。部分隧道管理人员一味追求节电省钱,致使公路隧道照明控制方案的随意性、主观性很大 ,这种做法其实忽视了公路隧道照明的特点和本质,对隧道行车安全危害极大。
2.4现有隧道照明控制营运中节能与隧道监控的矛盾
隧道监控是隧道管理的重要组成部分,目前隧道照明与监控之问产生的矛盾主要在夜问。部分营运者为了省电,夜幕降临时关闭隧道内所有的灯,由于目前国内隧道普遍采用非红外线摄像头,隧道内部一片漆黑,使得无法发挥有效监控,夜间直接造成从摄像头到监视器之问大量设备电能的浪费。这种问断的监控也不符合重要隧道内所需的监控要求。夜间,在有人进入隧道或发生偷盗、破坏等现象,很难被及时发现,在车辆发生故障或发生交通事故时,不但监控不到,而且在处理时不能提供必要照明。在设计中应考虑在隧道发生紧急情况时,隧道内灯具能够根据需要自动控制照明亮度。比如隧道内发生火灾或拥挤堵塞时,为帮助隧道及时排除危险,系统自动将全部灯点亮,系统的手动控制应能够可以在多处实现,如监控中心,隧道管理房或隧道内的其他位置等。从安全、监控,节能及所能提供便利等方面综合考虑,夜问隧道内提供适当的照明是必要的。
3 公路隧道照明节能技术应用
针对新建公路隧道和在运营公路隧道不同的照明节能需求,本文给出了上述节能措施的应用方案。工程实践表明,综合运用公路隧道照明节能技术,可实现公路隧道照明综合节能20 %以上的总体目标。
(1)采用先进的隧道照明控制和管理系统在隧道实际运营过程中,隧道照明取值与车速、车流量、洞外光照有密切的关系。隧道照明控制参数研究的一个目标,是在确保安全的前提下,实现隧道照明的高效节能。隧道照明节能综合控制系统,以检测得到的洞外亮度、车速、车流量等交通参数为输人,以照明节能控制器为执行设备,开发照明节能控制系统,该系统能够根据交通参数和环境参数,自适应调节控制灯具亮度,使隧道进出I:1段的加强照明的自动调光系统与外部光线的强度对应,设置信号反馈控制装置,力求做在保证安全行驶条件的前提下,实现灯具照明的最优控制。
(2)采用隧道照明分区控制方法
在隧道照明系统中,除按照规范要求,分为入口段,过渡段,中间段,过渡段,出口段外,并设置灯光分区域分组控制系统,当夜间车流量减少时,自动采集跟踪筛选调整照明灯具数,从而减少照明能耗。
(3)增大光反射比
选择合适的灯具,设置合理的安装角度,并且处理增大顶棚和墙壁的反光比,使隧道顶棚、墙和路面之间产生多次反射作用,预计可使隧道照明反射光增量系数比表面未作处理的隧道约增大20% ,即可达到节电20%左右的效果。
(4)制定有效的管理维护操作规程
管理维护操作规程应有效的制定长效机制,对隧道内光源、灯具等按规定进行维护,对灯具进行定期清洁工作,对光源和附件进行检修,尤其是检查气体放电光源的无功补偿电容有无击穿,此外还需要对照明控制装置进行调整等,提高照明灯具的维护系数,使照明系统处于良好的工作状态下,使隧道照明系统不但满足照明要求,而且达到节能要求。总之,隧道照明系统从以上角度,可以有效达到隧道照明管理节能。
关键词:公路;隧道照明;节能;控制
中图分类号:U4:文献标识码:A:文章编号1673-9671-(2012)022-0175-01
随着高速公路的不断建设,公路隧道的项目也随之增多,隧道的配置的规模和数量也逐渐增多,隧道的成本也逐渐增多,而隧道照明是隧道支出的主要成本,因此加强隧道的节能以及节能控制对降低成本有很重要的意义。
1当前隧道照明存在的问题
1.1目前的隧道照明控制模式在实际的运行中存在着很大的浪费
现在很多的隧道照明设计单位按照《公路隧道设计规范》把隧道分为入口段、中间段、过度段以及出口段等四个阶段进行设计隧道照明,其中隧道照明的四个阶段主要是根据各个阶段的照明度和长度从全年行车安全的要求进行设计的。并且对隧道内的照明度的设计主要是按照全年最高的行车速度和隧道外的亮度进行设计隧道内各个阶段的灯具分布密度以及灯具的功率。对于车速、车流量以及天气等一些参数的变化不能够从宏观上对整个照明系统进行控制,从而造成照明电能造成很大的浪费。
1.2隧道照明控制运营中节能与安全性存在的矛盾
在隧道的运营中,很多的运营者为了能够减少隧道的运营成本,往往从隧道照明中进行节省电能而提高运营的成本,因此很多的隧道运营者一般不采用自动控制系统进行控制,并且当前的自动控制没有涉及车流量以及天气变化等一些实时参数的变化,在实际的工作,经常会采用人工控制的方式进行控制隧道照明,很多的情况下隧道一般是白天开所有的灯,而晚上关闭所有的灯,因此不仅会造成电能的浪费,而且对夜间行驶的车辆也存在很多的不安全隐患,因此这种隧道照明系统以及使用都会造成很大的浪费。
2公路隧道照明的节能以及控制措施
2.1隧道照明灯具的节能
在公路隧道建设的过程中,为了能够达到隧道照明节能以及减少隧道营运的成本,应该选择一些节能效果比较好或者采用绿色光源的节能照明灯具。在进行选择灯具的过程中,隧道照明灯具的主要性能要求就是高效节能,隧道应用的照明灯具主要有紧凑的荧光灯和高压泵灯以及高压钠灯等,高压钠灯是目前应用最多的一种隧道照明灯具,高压钠灯具有高效的性能,并且使用的寿命也比较长,但是高压钠灯的颜色以及性质比较差,起火时间也比较长,所以在使用的过程中,应该进行控制高压钠灯最大功率的30%到50%左右。高压钠灯被称为隧道照明的绿色的产品。
随着科学技术的不断发展,LED也逐渐被广泛应用到隧道照明中,LED光源是引人瞩目的一种绿色光源,它主要的特点是耐振动、寿命长、光效高、低能耗以及无辐射的节能环保型的光源。随着LED技术不断的发展、创新,LED的稳定性能和发光强度也在随着大幅度的提高,因此,大功率的LED技术在隧道照明的过程中将得到广泛的使用。
2.2隧道照明灯具的设置
在隧道照明进行设计的过程中主要根据国家颁布的《公路隧道设计规范》的具体要求进行设计,在进行设计的过程中主要应该综合考虑车速、车流量以及隧道外部的亮度等因素进行分析。如果平均车速比较大时,就应该进行考虑适当的增加入口段和出口段的灯具的密度以及照度,而中间段的灯具布置应该较长一些,隧道其他几个照明阶段应该根据实际要求进行设计实际长度和亮度。但是在整个公路隧道照明设计的规范中,应该进行考虑照明的节能设计。在设计的过程中的入口阶段的基本照明的灯具布置应该和中间照明的灯具布置相类似,对于入口阶段的加强照明处,可以采用功率比较大的灯具进行照明。对于隧道口处,外边的日光可以照进隧道内,所以还可以采用日光进行照明。在单向的交通隧道中,对于出口段隧道照明的设计,与入口阶段的设计有所不同,一般出口阶段的隧道照明长度在60米左右比较合适,因此可以省去几十米的隧道密度比较高的灯具布置,可以采用中间阶段密度比较稀疏的灯具进行布置,并且出口阶段的亮度与入口阶段的亮度也有所不同,出口阶段的亮度一般为中间阶段的5倍。如果遇到较长的隧道时,可以使中间阶段的亮度适当的降低。这样不仅可以满足隧道内的照明要求,而且还可以最大限度的节约灯具,节约电能,从而可以降低成本。
2.3隧道照明节能控制技术
隧道照明节能控制系统主要是根据隧道外部安装的光强度自动检测器可以自动检测到隧道外部的交通量、光强度的数据以及白天或者黑夜等一些情况,因此可以自动进行控制隧道的照明系统,同时还可以进行调节隧道内的各个阶段的照明情况,从而可以有效保证行车的安全,并且还可以达到省电节能的目的,并且还可以对隧道内的一些照明装置和系统进行监控。在隧道照明系统中一般常用的照明控制装置主要有自耦降压式调控节能装装置,可控硅斩波型照明节能装置以及智能照明调控节能装置等。
2.4太阳能的运用
太阳能不仅是一次能源,而且还是可再生能源,并且看还可以免费使用,是一种取之不尽用之不竭的能源,对环境没有任何的污染,太阳能的运用具有节能、方便、环保等等各个优点。太阳能应用于隧道照明中,不仅可以达到隧道照明的要求,而且还可以节省电费,从而具有很好的作用。太阳能的运用主要是光电转换,光电转换是根据太阳能的辐射能光子通过半导体技术或者半导体物质转变成电能的过程。这种转换过程一般被称作是“光生伏打效应。”并且这种装置的主要组成部分为控制器、变化器、逆变器、太阳能电池方阵以及蓄电池等部分组成,太阳能技术的运用不仅可以满足隧道照明的工作,而且还可以节省电能,真正实现绿色能源的运用,达到节能减排的效果。并且还可以解决隧道无法进行引用市电照明的一些困难和难题。
随着社会的不断进步,科技的不断发展,隧道照明将充分进行考虑绿色能源的运用、照明灯具的布置方案的优化以及控制系统的智能化、综合化的特点,从而实现隧道照明节能的最大化。
参考文献
[1]杨超,王志伟.公路隧道照明节能技术[J].现代隧道技术,2010,47(2):2-8.
[2]李韧,陈朝阳,傅达.隧道照明节能与控制.2007中国高速公路隧道监控与运营管理技术研讨会.
[3]袁郑棋.朱力.伏慎敏.公路隧道照明节能技术探讨[J].交通标准化,2009,9:60-64.
照明主流光源进行技术经济必选,为隧道配置合理的照明光源,并配置相应的节
能控制系统。
关键词:公路隧道光源显色性照明控制
中图分类号:X734文献标识码:A
隧道作为公路运营的特殊路段,当车辆在驶入、通过和驶出的过程中,会出
现一系列的视觉问题,为适应视觉的变化,需设置电光照明设施,把必要的视觉
信息传递给司机,防止视觉信息不足而出现交通事故,从而保证行车的安全性和
提高舒适性。
一、光源选型
随着我国公路建设特别是高速公路建设的发展,隧道照明设施的规模越来越
大,隧道运营电力费也越来越高,因而隧道照明设计在公路工程设计中占有重要
的地位,而光源的选型更是关系到运营节能和行车安全。
目前公路隧道内照明灯具选用的光源类型大致有以下三种:高压钠灯、LED
灯和无极荧光灯。
1、LED灯
LED是一种固态的半导体器件,它的基本结构是一块电致发光的半导体材
料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的
作用,所以LED的抗震性能好,特别适用于建筑物外观照明和景观照明。
LED灯的寿命可达到5万小时左右,光效可达90~110lm/W,大功率LED光
源技术水平也发展迅速。
LED可以直接把电转化为光,对比传统的道路隧道照明光源(钠灯、金卤
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灯等),LED光源具有如下优势:
(1)光衰小:如果在散热条件良好的情况下,50000h基本为30%,远远低于
普通道路照明光源,发光更加稳定。
(2)显色性高:一般LED显色性约为70~80,如果用三基色荧光粉的话
更高;一般高压钠灯为20~35,所以即便传统光源亮度高于LED,但是视觉效
果差于LED,“不是最亮,但是看的最清楚”这应当是LED光源应用发展的一个方
向。
(3)寿命:LED的寿命高于一般道路隧道照明光源,现在普遍高于50000H。
除此之外,LED还具有维护系数高、安全性能好、无频闪及节能环保等优势。
2、无极荧光灯
无极灯是PromiseLight高频等离子体放电无极灯的简称,是综合应用光学、
功率电子学、等离子体学、磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的高新
技术产品,是一种代表照明技术高光效、长寿命、高显色性未来发展方向的新型
光源
基于无极灯寿命长、节能效果显著,安全性高,绿色环保等,因此其特别适
用于高危和换灯困难且维护费用昂贵的重要场所。
无极荧光灯具有高辉度、高效率、低耗电、无频闪,体积小、寿命长的优点。
电磁感应灯的寿命可达到6万小时左右,光效可达75~90lm/W,反复可启动性能
好,可在0.1s内瞬间启动。三波长白色光色的色度可满足不同需求。
3、高压钠灯
高压钠灯使用时发出金白色光,具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能
力强和不诱虫等优点。广泛应用于道路、公路、机场、码头、船坞、车站、广场、
街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。
高压钠灯光效高,桔黄色的光线透烟雾性强,使用寿命长,是实现隧道绿色照明的
首选产品。在公路隧道的发展进程中,高压钠灯发展空间广阔,市场容量很大。
三类光源技术参数比选
光源名称LED灯无极荧光灯高压钠灯
发光效率(lm/W)90~11075~90100~120
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平均寿命(h)
光通量维持率不低于
70%。
5000600020000~30000
显色指数(Ra)>80>8030
色温(k)3000~60003000~6500K2000
功率因数>0.95>0.95≥0.9
启动时间≤0.01s≤0.1s4min~8min
再启动时间≤0.01s≤0.1s10min~20min
发光特性固体发光弧光放电气体放电
透雾性差差好
EMC电磁干扰小或无需重视小或无
频闪效应不明显无明显
耐震性好好较好
价格
(以功率100W为例)
高
3500元
较高
2700
低
1100元
LED灯已经被照明行业人士普遍认为是未来光源发展新方向,各大照明企业
投入巨大人力物力和财力进行LED产品研发,市场上照明产品也比较丰富,政府
也大力扶持。
无极灯和LED灯其他条件相当,但是无极灯的光效率有待提高,单灯功率也
较小,与无极灯光源配套的灯具厂家也较少,因此无极灯被业界普遍认为是一种
过渡型光源。
无极灯和LED灯都作为新型光源,均具有高色温、高显色性的优点,意味着
在相同传统光通量的情况下,比高压钠灯具有较高的有效光通量,因此可以减少
无极灯和LED灯的功率,以达到与钠灯相同的视觉效果。
综上所述,考虑到高压钠灯是目前国际上穿透能力最强的光源,适用于风尘
和烟尘较多的地方,特别适用于公路隧道环境,从而确保驾驶员的分辨障碍物的
能见度,而LED灯又在隧道运营节能方面有着钠灯无法超越的优越性,因此建议
隧道主线照明光源采用高压钠灯和LED灯混合照明的方式,既节约了电能,又保
证了隧道特有的需要高透雾性的需求,提高了行车安全性。
二、照明灯具安装
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灯具安装应满足以下要求:
1、安装稳固、位置正确,灯具轮廓线形与隧道协调、美观。
2、左右线灯具应在一条水平线上,灯具安装偏差符合:纵向≤30mm,横向
≤20mm,高度≤10mm。安装位置不得入侵隧道建筑界限。
3、发光均匀、无刺眼的眩光。
4、A、B、C、C、B、A相序循环接线,尽可能保证三相负荷平衡。
三、照明控制
隧道照明控制子系统根据检测到的洞内外光亮数据、交通量变化以及白天、
黑夜等情况,控制隧道的照明系统,调节出入口以及洞内的照明,保证行车的安
全,以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的,同时对洞内照明以及照
明控制设备的状况进行监视。
1、照明灯具控制分级
隧道照明控制至少应预置以下控制级别:
第一级(时段控制中的正午级,或手动控制晴天白天级)。
第二级(时段控制中的白天级(除正午),或手动控制云天白天级)。
第三级(时段控制中的早晨级,或手动控制阴天白天级)。
第四级(时段控制中的傍晚级,或手动控制重阴天白天级)。
第五级(时段控制中的夜晚级,或手动控制车流量较大的夜晚级)。
第六级(时段控制中的深夜级,或手动控制车流量较小的夜晚级)。
火灾工况:系统自动开启所有照明灯具,以利于救灾。
2、照明控制方式
照明控制方式以自动控制为主,手动控制为辅。
手动控制通过手工操作变电所低压屏上按钮进行。
自动控制方式分亮度控制和时段控制两种方式。
亮度控制方式:根据隧道设计行车速度和洞口视场亮度,分档设定亮度阀
值,根据洞外亮度检测器测得的洞口光强值,经计算处理后,按预定方案开起或
关闭各照明回路。
时段控制方式:根据一年四季隧道区的外界亮度变化经验值,将照明控制
分为多个时段,控制系统通过读取系统时间或定时的方式,自动控制隧道内各回
路照明灯具的开启,各时段的起止时限由人工设定完成,控制系统仅根据时段和
设定的方案控制照明回路的开启和关闭。
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参考文献:
[1]汪建平,等.道路照明[M].复旦大学出版社.
[2]赵振民.照明工程设计手册[M].
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[5]JTG/TD71-2004,公路隧道交通工程设计规范.
作者简介:作者简介:作者简介:作者简介:
1.1合同能源管理的概念
合同能源管理就是由专业的节能服务公司和用能单位签订合同进行节能服务的约定,以此来帮助用能单位进行节能改造。合同的制定基于用能诊断、工程设计、资金筹措、设备采购、施工安装、调试和验收、员工培训和维护保养等方面。节能服务应该按照合同的约定进行设计,采用合同能源管理模式为用能单位进行节能改造设计。节能服务公司在项目实施之前用合同的形式将目标和服务的内容进行约定,项目实施后用取得的节能效益回收投资,以取得合理的利润。合同能源管理是一种通过非行政手段的方式来解决高能耗问题的机制。虽然政府确定了一些节能减排的项目,但是很难推动用能单位自主进行节能改造。利用合同能源管理方式,用能单位可以零投入进行节能改造,还可以减少投入的风险,在实现盈利的同时达到节能减排的目的。同时节能服务公司也能够通过对能源的有效节约而获得一定的经济效益。因此,合同能源管理模式是一种双赢的机制。
1.2合同能源管理模式的特点
(1)在进行合同能源管理中,节能项目审计、方案设计、融资和设备采购、施工测量以及运营维护和认证等都由节能服务公司统一负责,用能单位只需参与配合。(2)采用合同能源管理模式,节能服务公司需对用能单位培训,以确保在合同期结束后,公路隧道用能单位也能够自己管理节能设备,确保节能效果。如果节能服务公司达不到合同中规定的要求,则在项目过程中造成的损失由节能公司承担。节能服务公司在和用能单位签订节能服务合同时,在合同中约定好节能改造效果,将节能改造前后对比,其所消耗的能源的总量有预期的下降。(3)用能单位不用提供节能改造资金,节能改造的前期资金投入由节能服务公司来负责,有效降低了节能改造投入及风险。资金的来源一般有以下三个方面:通过租赁节能改造过程中需投入的设备;节能服务公司对该项目进行融资;节能服务公司自己对该项目投入。
2合同能源管理的模式及特点
2.1节能效益分享型
节能效益分享型的模式就是节能服务公司通过提供资金的方式对项目进行节能改造,用能单位和节能服务公司共同享受节能的效益。节能效益分享型的特点有以下几个方面。用能单位以及节能服务公司的节能收益通过合同约定进行分配。合同期限以及分配方案经双方协商一致后确定,节能收益的分享比例分为固定式和不固定式两种。为了能够尽快的收回成本,节能服务公司一般都会在节能改造完成的最早的几年内,收取收益的比例较高,然后随着成本的不断收回逐渐的下调收回比例。如项目的节能改造完成投入运营后,收益分享的期限为十年,则前五年内,公路隧道用能单位和节能服务公司的收益比例分别为30%和70%,第六年到第八年内,分享比例分别为50%,最后两年内用能单位和节能公司的分享比例为70%和30%。合同期满之后,所有的节能设施和设备都将无条件的交付给公路隧道用能单位。这种模式受能源价格影响比较大。只有能源价格保持不变或者价格上涨,才能保证项目的收益,才能确保总体的节能目标实现。
2.2节能量保证型
在进行合同能源管理的过程中应向用能单位承诺节能指标,以此保证项目在后期运营中的收益,如果节能公司无法达到节能效益就进行一定的赔偿。同时用能单位也应在公路隧道验收合格后将所有的工程款立刻支付给节能公司。如果后期的节能效益没有达到节能公司在合同中的约定,节能公司应退回公路隧道用能单位的收益差额。这个模式的特点是由用能单位负责全部的融资工作,节能公司只是做技术上的改造。该模式能否开展,除节能技术本身外,还受用能单位的资金、开展节能改造的积极性等因素的影响。其次,由于这种模式缺少节能监督机构以及保险机构,难以有效测定节能效果以及减少或转移合同能源管理项目风险的能力。
2.3能源费用托管型
这个模式是指用能单位的能源费用都交给节能服务公司来进行管理,如果满足相应的规范以及使用功能,节能服务公司的改造和节约效益就都归节能公司所有。如该水电站库区公路隧道每年用电账单为1000万元,该水电站库区公路隧道以5年4000万元费用支付给节能公司,由节能公司代为缴纳电费。节能公司通过节能改造和管理,花去成本600万元,节电率达到40%,因此只用花用3000万元即够缴电费,利润为400万元,利润率为10%。而用能单位在五年中可节约1000万元。这种模式能够有效的避免用能单位在节能效率上的分歧,但是此模式对节能公司的要求较高。节能公司要对用能单位提供节能改造的设计、设备以及材料的采购、融资和能效审计甚至是后期的测评以及运行的管理方案等一系列的服务,由于节能公司承担的风险变大,所以对该公司的经济实力和技术要求也较高。
3合同能源管理项目的技术方案
3.1照明能效管理方案
(1)隧道照明设计说明。隧道能效管理系统照明方案设计严格遵照照明设计规范。该实施合同能源管理模式的水电站淹没复建公路隧道属于三级公路,共9个隧道,隧道总长度约16km,隧道设计车速30km/h,隧道建筑限界为9m×5.3m,双向双车道,混凝土路面,隧道车流量较小。白天洞外环境亮度取3000cd/m2。原设计采用高压钠灯照明,能效管理系统照明设计选用高品质的飞利浦专用隧道照明灯具,灯具的光通保持性好,光衰小,使用寿命周期内可维持光衰量在20%以内。在整个灯具使用周期内,亮度值都高于标准值。(2)照明节能措施和节能原理。该系统主要从设备、工艺技术和管理三个方面进行节能。①设备节能。采用品质较优的LED照明灯替换传统的高压钠灯,可有效节能。②工艺节能。采用亮度传感器及时序控制,实现隧道的自动化控制,减少不必要的照明能耗,节约电能。③管理节能。建立照明能效管理系统,均衡照明灯具的使用寿命,优化控制方案。(3)系统功能。①系统组成:隧道能效管理系统由现地控制单元和通讯网络、LED照明灯具、检测传感器、照明能效管理系统等组成。现地控制单元以PLC为核心,负责对现地照明设备的信号采集和处理,通过通讯网络将照明设备的实时状态传输至相邻的现地控制单元,实现隧道内的数据共享和时序同步,达到节能的目的。②控制对象:控制对象为隧道内除应急照明外所有的LED照明灯具。③控制信号:控制信号主要有:亮度传感器、电参数传感器等。④系统功能:隧道照明分为自动控制和手动控制两类。自动控制:正常情况下,系统根据控制流程自动实现照明灯组的开启和关闭。手动控制:当自动控制失效或者需要手动操作时,可以在各个照明段的现地控制柜上通过“开启”和“关闭”按钮实现各灯组的手动开关。
3.2通风能效管理方案
(1)隧道通风设计说明。隧道能效管理系统的通风方案设计严格遵照通风规范,每座隧道均采用22kw的射流风机。(2)通风节能措施和节能原理该方案主要从设备、工艺技术和管理三个方面进行节能。①设备节能原理。采用变频器替代接触器控制,实现风机无极调速和高效运行,节约电能。电机系统在设计过程中,需要考虑建设前、后长期工艺要求的差异和过载、重载启动、系统安全等因素,因此都留有一定的余量。这些电动机大多在满负荷下运行,电能利用率低、耗电量过大,浪费严重。变频调速技术已成为节约能源及提高产品质量的有效措施。很多用户实践的结果证明,节电率一般在10%~30%,有的高达40%,变频调速技术作为高新技术、基础技术和节能技术,已经渗透到各行各业中。采用变频器进行变频调速,可使电动机回到高效运行状态,变频器通过降低电机转速减少输出功耗,实现按需供能。设备的转速降低后,可减少磨损,延长使用寿命,节约电能,获得可观的间接经济效益。使用变频器进行交流变频调速,并与PLC、CO/VI传感器等进行配合,可以实现高精度控制,提高通风效率,有效节能,使隧道空气质量明显改善。②工艺节能原理。采用CO/VI、风速仪等传感器,实现隧道通风的自动化控制,节约电能。该系统采用PLC控制,根据传感器对隧道内CO/VI浓度实际检测情况进行风机转速调节,确保通风条件、空气质量良好的状态下,最大化的提高节能效果。③能效管理节能原理。建立隧道能效管理系统,实现智能控制、无人或少人值守,节约管理成本。采用最新的设计理念对通风设备的状态进行综合监测,如对风机运行状态监视,运行时间监视、运行次数监视。在这些监控数据的基础上,自动调整各各组风机的运行时间和次数,需要启动风机时,优先启动运行时间短的风机,延长风机的使用寿命。(3)系统功能。①系统组成:公路隧道能效管理系统由现地控制单元、通讯网络、风机、检测传感器、通风能效管理系统等组成。现地控制单元以PLC为核心,负责对现地风机设备的信号采集和处理,通过通讯网络将通风设备的实时状态传输至相邻的现地控制单元,实现隧道内的风机数据共享和时序同步,达到节约电能的目的。②控制对象:控制对象为隧道内的所有的风机。③控制信号:控制信号主要有:CO传感器、VI传感器、风速传感器、电参数传感器等。④系统功能:隧道通风分为自动控制和手动控制两类。自动控制:正常情况下,系统根据控制流程自动实现风机的开启和关闭。手动控制:当自动控制失效或者需要手动操作时,可以在各个现地控制柜上通过“开启”和“关闭”按钮实现各风机的手动启停。
4水电站库区公路隧道合同能源管理项目的体会
(1)从技术方案的角度,考虑到目前新了《公路隧道照明设计细则》和《公路隧道通风设计细则》,后续能效管理系统的通风、照明节能改造要满足新的规范要求。在照明调光控制上,还可以采用无级调光的方式控制LED照明灯具,比该项目更节能,更加满足运营安全的需要,在以后的照明改造中可以选用无级调光控制LED照明灯具。该项目节能效益良好:节能改造初步估算投入600万元,年节约电费193.46万度,年节约标准煤696.44吨,年减排CO21855.23吨,年节省电费125.75万元。(2)传统照明均采用高压钠灯,其初期投入相对较低,但耗电量高、灯泡易坏,维修工作量大。LED灯具供电安全等级高,其为冷光源,无热辐射,无危害人体健康的紫外线辐射,无有害金属汞,可减少环境污染,降低温室效应和能源消耗,符合国家节能减排的要求,维修工作量小。在进行合同能源管理中,节能服务公司负责节能改造的投入、能源审计、方案设计、融资和设备采购以及运营维护和认证等工作,公路隧道用能单位只需参与配合。节能服务公司需满足安全运营相关规范要求,承担合同期内安全运营风险,这就促使节能服务公司选用品质较好的LED灯具和先进的控制方式,以达到运营安全、节能的目的。
5结语
关键词:城市隧道、维护、设计、要点
1、前言
在一些山地城市内,为打通被山脉隔断的两端地块交通,通常采用修建城市隧道的方式,使交通更加便捷,通畅。这些隧道同时也是城市中重要的交通节点。如果隧道发生事故,轻则将导致整条道路交通中断,片区交通拥堵不畅,重则将会造成人民生命、财产的重大损失。为加强隧道结构安全,对隧道的检测评估,及时针对发现的病害进行隧道维护,消除安全隐患,显得非常必要。
2、隧道检测评估
在进行隧道维护前需对隧道进行详细的检测评估,主要的检测项目有以下几方面内容。
1)隧道洞口(门)检测
其主要检测内容为山体有无滑坡、岩石有无崩塌的征兆、边(仰)坡及挡护结构是否稳定和截(排)水沟是否畅等。
2)隧道净空断面尺寸检测
采用激光断面仪或全站仪进行相关检测,直线段每40m测量一个断面,曲线段测量断面则需进行适当加密。
3)路面及检修(人行)道检测
其主要检测内容为路面破损状况(包括裂缝率、车辙深度、修补面积等)、强度、横坡、平整度和抗滑能力是否满足设计要求;道路有无毁坏、盖板有无缺损;栏杆有无变形、锈蚀等。
隧道路面抗滑性能检测应严格依据现行《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60―2008)的相关要求执行。
4)排水系统检测
其主要检测内容为结构有无破损、边沟盖板等是否完好,沟管有无开裂漏水;排水管(沟)、积水井等有无淤积堵塞。
5)吊顶及侧墙内装饰检测
其主要检测内容为吊顶板有无变形、破损,吊杆是否完好等;内装饰表面有无脏污、缺损及装饰板材有无过大变形等。
6)照明系统检测
隧道照明检测分洞口段照度检测和中间段检测,亮度检测指标为:路面平均照度和路面亮度均匀度。
7)通风系统检测
隧道内应对CO及烟尘浓度、风压、风速进行检测,可采用风压计、风速计和声级计等仪器。
3、城市隧道维护设计技术要点
3.1进出洞口路段路面维护设计要点
隧道进出洞口路段路面应在其长度不小于3s的设计速度行程距离(且不小于50m)范围内设置减速及防滑标线。对抗滑性能衰减路面应进行沥青混凝土抗滑表层罩面处理。考虑进出口段(尤其是进口段)亮度变化较大,在隧道路面设计时宜选用光反射率较大的材料及结构。
在水泥混凝土路面与沥青复合式路面交界处,沥青混凝土路面基层应与水泥混凝土路面基层一致,并设置长度约5.0m的刚性基层过渡板,其具体构造如图1所示:
图1混凝土路面与沥青路面相接段的构造布置
(尺寸单位:mm)
3.2隧道内路段路面维护设计要点
总体目标应为提升其路面使用性能、使用寿命及服务水平,改善城区环境、降低行车噪声和养护成本,提高城市隧道运营的安全与综合效益。
在进行隧道内路面改善、装饰、美化及亮化时,不得影响隧道管护单位按照规范要求所进行的隧道经常性检查、定期检查和专项检查的需要。
城市隧道的道路维护工程计不应破坏原有结构受力,且其防火等级及地下工程结构防水等级不应低于原设计要求,若需要改变原结构受力性能时,应严格按现行规范进行复核验算。
隧道内的路面和人行(检修)道要求应首先符合洞外道路相关技术标准,其可靠度设计标准、材料性能、结构参数及变异水平、设计方法、标准轴载、材料组成和性质参数应按照现行规范的有关规定执行。
隧道内路面除应有足够的强度、耐久性,符合路面的抗滑、耐磨、排水及平整度等技术条件外,还应具有较好的耐火性能,满足低噪声和防眩光等方面的要求。
城市隧道内路面结构在满足建筑限界及最小路缘石高度的条件下,应优先采用沥青混合料上面层与水泥混凝土下面层组成的复合式路面;当长、特长隧道受条件限制而采用水泥混凝土路面时,要求掺入适量(体积率不小于0.6%)钢纤维,并使用滑模摊铺工艺进行施工,通过拉毛、刻槽等措施提高其抗滑和降噪性能。沥青复合式路面结构可参考图2设置:
图2沥青复合式路面示例
旧路面的补强修复应满足本导则及现行设计规范的相关要求,路面修补宜选择施工方便、工期短、对交通干扰少的设计方案,并提出洞内施工的安全作业要求,另修补材料亦应符合相关技术标准的质量要求。
隧道内沥青铺装面层应采用添加阻燃剂的复合改性沥青。
3.3洞内外容貌维护设计要点
洞内外容貌改善应遵行不破坏原有结构受力和不侵占建筑限界的基本原则,当无条件时仅作排水清理和疏通、渗漏止水、破损修补及表面除污等常规处理;有条件时则可考虑加设减少视距震荡的明暗过渡设施、消音设施及侧墙装饰板等。
洞内排水设施应保证畅通,不应有淤泥和堵塞;检修(人行)道及排水沟盖板不应有翘起、碎裂、响声,如有上述情况应及时修理和更换,较严重时则须进行整体改造。
洞外隧道名称标牌及各类警示标牌应齐全完好、洞口陡壁危岩应进行及时整治、改善边(仰)坡绿化、对洞外雨(污)水进行引流处理、增加人文景观和洞口装饰等。
隧道内装饰层应保持外观清洁和结构完好。复合型隧道侧墙装饰板破损、变形应作更换处理;涂料层装饰层局部脱落可进行修补处理,大面积发生脱落、风化、玷污,严重时应进行表面处理后复涂。
3.4隧道洞身结构维护设计要点
洞身结构维修、加固设计应综合考虑地质条件、断面现状、支护结构、施工条件等,并应充分利用围岩的自承能力。洞身结构维修加固后应有足够强度和稳定性保证隧道安全使用。隧道结构的净空应满足行人、行车、建筑限界的要求。应依据工程调查及评估成果进行结构计算,结构计算模型正确。隧道结构加固验算应按破损阶段法验算构件截面的强度。结构有抗裂要求时,应对钢筋混凝土构件进行抗裂验算及是否验算其裂缝宽度。对特殊腐蚀环境工作的隧道结构应有保证结构耐久性的措施。
3.5隧道防排水维护设计要点
隧道防排水遵循“防、排、截、堵”相结合原则,保证隧道结构安全、营运设备的正常使用和行车安全。应对地表水、地下水妥善处理,洞内外形成一个完整畅通的防排水系统。隧道漏水的处理方法:漏水少时,采用止水法;漏水多时,采用排水法。
3.6隧道照明维护设计要点
照明设计应综合考虑工程环境条件、工程设计、交通状况、通风方式、供电条件、运营管理等因素。
隧道照明应由中间段照明、入口段照明、过渡段照明、出口段照明、洞外引道照明系统构成,隧道各段的照明计算应按相关设计技术规范要求。
隧道两侧墙面2m高范围内的墙面材料反射率不宜小于0.7。隧道照明宜选择光效高、使用寿命长、显色性好、瞬时再启动迅速、适应工作环境温度的光源,使用寿命不宜小于10000h。灯具应采用防腐铝合金材料,并宜选用挤压或压铸铝合金制作的灯体,其防护等级不应低于IP65。隧道照明负荷应根据性质、功能,设置单独的配电回路。明敷照明电缆应采用低烟无卤阻燃型。隧道行车道内应急照明电缆可采用耐火电缆或矿物绝缘电力电缆。照明分支线可采用阻燃型电线穿钢管敷设。照明配电宜采用放射式和树干式结合的方式。低压照明供电半径不宜大于1.3km,超过该供电半径的长隧道宜采用中压供电方式。
3.7隧道通风维护设计要点
确定洞内通风设备是否存有隐患,并及时排除故障,在发生火灾时能快速排除浓烟,并应满足现行《建筑设计防火规范》(GB 50016―2006)和《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1―1999)等的相关要求。隧道通风系统设计和设备配置应考虑运营节能的要求。
车行道上的风机、消声器、风管等的材料应符合消防、环保的要求,安装应牢实可靠。
在隧道通风控制维护设计方面还需满足以下方面要求:
在隧道出入口安装检测仪,一旦隧道内一氧化碳浓度和空气中颗粒物超过设定值,隧道风机能即时启动,进行通风换气,使驾驶员能在空气清新,视距良好隧道内行驶,达到智能环保的效果。
当隧道内发现火灾,洞内风机应能按照火灾工况排烟要求迅速开启,及时把烟雾排出至洞外。
应能在隧道供配电室和风机安装位置就地手动控制及监控中心远程手动控制或自动控制,并可通过自动/手动开关进行切换。
4、结论
城市隧道作为城市交通中的重要节点,通过对其进行详细检测,深入分析,并提出针对性的维护设计方法。对保证隧道结构、交通行驶安全,具有极大的现实意义。
参考文献:
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作者简介:龙浩(1970-),男,重庆人,专业:桥梁工程,本科,高级工程师,职务:副院长
关键词:光源;隧道照明;反应时间;瞳孔大小
中图分类号:TU113.3
文献标志码:A
文章编号:1674-4764(2013)03-0162-04
Influence of Light Sources Color on Tunnel Lighting
Liu Yingying1, Weng Ji1, Chen Jianzhong2, Chen Zhonglin1
(1. College of Architecture and Urban Planning; Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area,
Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045,P. R. China;
2.China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute, Chongqing 400067,P. R. China)
Abstract:
Five color temperature LEDs were compared to traditional light sources (HPS and MH) under three lighting levels and negative contrasts to study the effect of light sources color on tunnel lighting. Through the experiment of reaction times, the relation between light sources color and reaction times, and the relation between light sources color and pupil size were studied, respectively. The experiment result shows that visual performance and cirtopic with high color temperature LED are the most significant under high lighting level. The visual performance and cirtopic with middle color temperature LED are the most significant under mesopic lighting level. It is shown that comprehensive influence of light sources color on visual performance and cirtopic must be considered for choosing appropriate light sources in different sections of tunnel lighting.
Key words:
light source; tunnel lighting; reaction times; pupil size
在照明对视觉功效影响的研究中,20世纪几乎都集中在照明的数量,也就是照度(亮度)水平对于视觉敏锐度或对比敏感度的影响,而研究光源的光谱(光色)对于视觉功效的影响者却是凤毛麟角[1]。较早涉及这个问题的Smith等[2]系统地研究了照明水平和光谱这两者的作用,使用了冷白色荧光灯,金卤灯和高压钠灯3种光源进行比较,实验结果表明,光源光谱对于作业效能或难度的评价并无统计上显著的影响。Berman[3]发现视网膜上的杆体细胞对于瞳孔大小以及在一般室内照明条件下感知的亮度,具有显著的影响,并且也是感知白色光的视亮度的主要决定因素。他们为此进行了一系列研究以证实光的光谱对于非彩色的视觉效能具有显著的作用。上世纪末,迪伦·姜[4]总结了各国独立进行的研究实验证实了光色极大地影响着人类视觉的适应能力。研究结果表明在低照明水平下蓝/绿色光源的有效光输出会增加,而与此对应的黄色光源的有效光输出会下降。2002年,美国布朗(Brown)大学的学者David Berson在人眼视网膜上发现了第3种感光细胞——神经结细胞,确认了人眼的非视觉效应,并称为Cirtopic[5-6]。Cirtopic具有与明视觉、中间视觉和暗视觉不同的光谱响应特性,其中瞳孔大小随光照变化是一种重要的光生物效应,而瞳孔大小变化与视觉功效密切相关[7-8]。此后,张青文等[9]进行了光源色温对隧道及道路照明视觉功效影响的研究,研究成果表明用高色温的紧凑型荧光灯照明能缩短反应时间,而低色温的紧凑型荧光灯则会延长反应时间。进入21世纪以来, LED光源及其光色研究已逐渐成为照明研究的新“热点”[10],新型光源在隧道照明中的应用也成为照明研究的发展方向。但是,目前现行有关的公路隧道照明设计规范和标准[11-12]均是参照国际照明委员会(CIE)上个世纪明视觉光度学和色度学系统制订的,只考虑了隧道照明的亮度水平,没有考虑光源的光色对照明水平的影响,更没有考虑光生物效应对实际视觉效果的影响,特别是对于新型光源LED的光色研究还很不深入。本文正是针对以上问题,采用视觉功效的实验方法,将不同色温的LED光源与传统隧道照明光源高压钠灯、金卤灯相比较,结合光生物效应的研究成果,深入探讨光源光色对隧道照明的影响。通过研究以提出适用于隧道照明特点的光源,进而为制定更加科学合理的隧道照明设计规范标准提供理论依据,最终利于实现隧道照明的安全与节能。
1光源光色与反应时间实验
反应时间是衡量驾驶员视觉功效的一个重要指标。反应时间实验旨在模拟隧道照明的驾驶环境,测量人眼在隧道照明条件下观测视标的反应时间以及瞳孔的大小,来获得光源色温与反应时间和瞳孔大小之间的变化关系。
1.1实验方案及步骤
实验中用随机出现的圆斑作为目标,以模拟隧道照明中可能出现的障碍物。圆斑直径为26 mm,相对受测者的眼睛为2°视场左右。实验采用7种光源:150 W高压钠灯(HPS)、150 W金卤灯(MH)、5种色温的LED灯提供背景亮度和目标亮度。因为由同一种光源提供光亮度,所以目标亮度和背景亮度具有相同的光谱分布,不存在颜色对比。为了与实际的遂道照明视看环境相符,实验通过调整目标的不同灰度(反射比),来达到不同的负对比值。为了保证既有中央视觉又有周边视觉,目标可以在轴线或非轴线上出现。实验时受测者一旦发现目标,立即以最快的反应按下按钮,由电子计时仪记录其反应时间。与此同时,受测者戴上iView X 眼动仪,记录下每次反应时间段对应的瞳孔变化值。
参与实验的一共有5名受测者(年龄20~24岁,3男2女),所有的受测者都拥有正常的色觉和矫正视力。在开始每组实验前,受测者首先戴上iView X眼动仪进行瞳孔校正。因为人眼对亮适应的时间要短一些,所以实验时背景亮度是从暗到亮进行的。受测者用30 min来适应较暗的实验环境。实验中出现3种不同的视标对比度,每一种对比度下测试3个背景亮度的反应时间。每一种背景亮度下测试15次反应时间,即在3个视标偏心角0°(轴线)、10°(从0°水平顺时针旋转)、-10°(从0°水平逆时针旋转)位置上随机各测试5次。在每一次实验中,目标物出现后如果受测者无反应,目标物在持续出现2 s后消失。在每种亮度条件开始前受测者有1 min的适应时间。
1.2实验参数确定
实验中提出了在遂道照明条件下4个影响视觉功效的变量(Lb、C、θ、TCP)作为实验参数,见表1。
背景亮度Lb:依据隧道照明的特点,不同照明区段的最低亮度值不同,确定了3个背景亮度值,分别代表是:入口段80 cd/m2, 过渡段45 cd/m2, 中间段4.5 cd/m2。
视标对比度C:由于在隧道照明中最常出现亮背景下观察暗目标,因此亮度对比值应采取负数,即目标亮度小于背景亮度。而目前的隧道照明研究均采用的是正对比,所以需要对其进行修正。根据一般遂道照明标准的亮度对比设置3种对比度,其对应的目标亮度见表2示。
目标随机出现的位置造成不同的视标偏心角,分为视轴和非视轴2种,对应于中央视觉和周边视觉。
2实验结果与分析
2.1光源光色与反应时间关系
反应时间是指对于每种测试条件下,从视标出现(电子快门打开)到受测者按下按钮的时间之差。对所有受测者在不同照明条件下的反应时间取平均值,计算结果见表3。
分析上述3图可以看出,在较高的背景亮度Lb=80、45 cd/m2时,反应时间最短的是LED4。LED4的色温为5 128 K,是7种光源中色温最高的。其对应的反应时间比最长的金卤灯缩短了28%以上,说明高色温的LED光源在较高的照明水平条件下视觉功效最高。金卤灯的色温为2 739 K,在7种光源中色温并不是最低的。色温为2 432 K的LED2,虽然色温值与金卤灯相近,但是在较高照明水平下的反应时间却比金卤灯平均缩短了18%,而在中间视觉照明水平时两者却很接近。这说明视觉功效不仅与光源的色温和照明水平有关,而且与光源的光谱能量分布SPD密切相关,见图4所示。比较图4(a)、(b),可以看出LED2的相对光谱能量分布SPD的连续性明显要好于金卤灯,而且在短波450 nm左右有一个明显的突起。这个比较说明了即使色温接近的光源由于光谱分布不同,对于人眼视觉功效的影响也显著不同。选择SPD连续性较好且富含短波较多的光源,在较高的照明水平下可以提高视觉功效。在背景亮度Lb=4.5 cd/m2时,反应时间最短的是LED3。LED3色温为3 683 K,
灯缩短了20%以上,说明中间色温的LED光源在中间视觉的照明水平下视觉功效最高。
2.2光源光色与瞳孔变化关系
瞳孔变化值是与每次反应时间段相对应的。iView X 眼动仪会自动记录下受测者在每种测试条件下每隔20 ms的瞳孔面积。将受测者按下按钮时的瞳孔面积A2减去视标出现(电子快门打开)时的瞳孔面积A1的差值,即为瞳孔变化值。
对所有受测者在不同照明条件下的瞳孔变化值取平均值,计算结果见表4。
从表4可以看出,除了LED4,其它光源的瞳孔变化值随着背景亮度的减小而减小,说明瞳孔在视看目标时随着背景亮度的减小收缩得越明显。但是LED4却相反,在背景亮度最大时瞳孔变化值最小(负值),即在高亮度水平下瞳孔收缩得越突出。前面提到瞳孔大小随光照变化是一种重要的光生物效应,这个实验结果表明高色温的光源在高亮度水平下光生物效应越明显。
在背景亮度Lb=80、45 cd/m2时,除了LED4以外,其它光源的瞳孔变化值都为正值。说明在较高的照明水平下,由于入射光很强,为了控制进入视网膜光线的强度,人眼的瞳孔先是收缩的。当视标出现时,人眼为了调节进光量瞳孔会自动放大。但是在LED4的照明条件下,
瞳孔变化值却为负值,说明LED4在较高的照明条件下仍会使人眼的瞳孔收缩,这充分说明高色温的光源在较高的照明水平下具有更明显的光生物效应。前面提到瞳孔收缩有利于提高视觉功效,这与图1、图2中对应的LED4反应时间最短是相吻合的。而金卤灯在较高照明水平下对应的瞳孔变化值都是最大(正值),说明金卤灯使人眼的瞳孔在较高照明水平下放大得最大,这样不利于提高视觉功效,这与图1、图2中对应的MH反应时间最长也相吻合。
在背景亮度Lb=4.5 cd/m2时,除了MH和HPS对应的瞳孔变化值为正值,所有的LED灯对应的瞳孔变化值都为负值。说明在中间视觉的照明水平下,LED灯会使人眼瞳孔收缩,而金卤灯和高压钠灯却会使瞳孔放大,其光生物效应明显比LED灯弱,对应的反应时间也比LED灯长,如图3所示。在所有LED灯中,色温为3 686 K的LED3的瞳孔变化值最小(负值),表明在中间视觉的的照明水平下,LED3使人眼的瞳孔收缩得最显著,光生物效应最强,这与图3中显示的LED3的反应时间最短相吻合。
3光源光色对隧道照明效果的影响
通过实验结果分析,光源的色温和光谱分布与反应时间和瞳孔大小是密切相关的,并且与照明水平也是有关系的。3种照明水平由高到低分别对应的是隧道照明的入口段、过渡段、中间段。在入口段和过渡段照明水平较高时,高色温5 128 K的LED4的反应时间最短,表明视觉功效最高;与此对应的瞳孔变化值也最小(负值),说明瞳孔收缩有利于提高视觉功效,光生物效应最显著。而中间段属于中间视觉水平,中间色温3 686 K的LED3的反应时间最短,视觉功效最高;与此对应的瞳孔变化值也最小(负值),说明中间色温在中间段的光生物效应最显著。
分析比较LED4和LED3的光谱能量分布图可以发现,如图5所示,LED4和LED3的光谱分布宽度及连续性都较好,明显优于金卤灯(见图4)。LED4的最高峰值在460 nm附近,正好处于光生物效应Cirtopic的峰值敏感度区域[7],且辐射量数值达到1.5×10-3,明显偏向短波方向。另一个突起位于560 nm附近,但是辐射量数值只有1×10-3。LED4的光谱分布明显向蓝绿光方向积聚,这充分证实了Berman关于Cirtopic的最大光谱灵敏度处于蓝色光区域内,并且在高照明水平时很活跃[8],即光源中蓝绿光成份含量越多高照明水平时光生物效应越显著。而LED3的最高峰值在580 nm附近,向长波方向偏移,虽然在460 nm附近也有一个突起,但辐射量数值只达到了6×10-4,不到LED4的一半。LED3的光谱分布明显向黄绿光方向积聚,在中间视觉的照明水平时具有较明显的光生物效应。LED4和LED3的光谱能量分布的不同不仅决定了两者色温的不同,而且对不同照明水平时的反应时间与瞳孔大小的影响也显著不同。反应时间是视觉功效的重要指标,而瞳孔大小是光生物效应的本质表现。研究光源光色对隧道照明的影响正是基于光源的色温和光谱分布对视觉功效和光生物效应的综合影响。
4结语
综合以上的分析和研究,色温在5 000 K左右,光谱分布偏向蓝绿光的LED4最适宜隧道照明的入口段和过渡段;而色温在3 500 K左右,光谱分布偏向黄绿光的LED3最适宜隧道照明的中间段。
在隧道照明研究中,光源的光色是一个不可忽略的重要因素。在隧道照明设计规范和标准的制定中如果只考虑隧道路面的亮度或者照度水平,而不考虑光源的色温和光谱分布对视觉功效和光生物效应的影响,其结果必然是不能科学地评价隧道照明水平和隧道照明光源,造成能源的浪费和交通安全问题。相信随着这方面研究的不断深入,在未来的隧道照明设计和实施中,可以更合理地选择适用隧道照明各区段的光源。在今后制定隧道照明设计规范和标准时能更加科学地确定隧道照明水平,在保证安全的同时促进隧道照明节能,从而解决隧道照明中节能与安全的矛盾。
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关键词:高速公路;隧道;注意事项;技术
一、高速公路隧道
(一)高速公路隧道交通特点
公路隧道内空间狭窄,车流量大,隧道内外光线变化大,隧道内交通情况十分复杂。车辆在进入隧道后,亮度大幅降低,使人产生视觉上的不适应,又由于交通空间的变化,驾驶员心理也会随之变化,容易影响行车。在隧道交通中,车流密集,通风环境差,使得大量的车辆排放物不易扩散和稀释,既损害了人员健康,又降低了能见度,影响车辆行驶,容易引发交通事故。因此,建设合理和完善的隧道机电系统十分重要。
(二)隧道交通机电系统构成与技术分析
隧道交通机电系统是隧道交通的智能化管理与保障系统。主要包括供配电照明系统、通风系统、消防系统和监控管理系统等。
1、隧道供配电照明系统。供电照明系统是隧道交通机电系统中的重要组成部分,它必须保证24小时不停地供电与照明。因此设计建设中,为了保障供电系统的可靠,通常要得到负荷情况,合理设置及管理供配电点的相关数据。隧道供电一般选择接入10kV地方电网旁边。
2、隧道通风系统。通风系统由环境检测设施、本地区域控制器、风机控制柜等组成。由于隧道内通风不佳,汽车行驶时扬起的沙尘、排放的尾气等沉积,对人的身体不利,还影响驾驶员的视线,所以设置通风系统是必不可少的。公路隧道纵向通风系统射流风,如图1所示:
3、隧道消防系统。在而今的隧道事故中最多的要属火灾。隧道内火灾引起原因较多,车辆引擎或车上货物着火、车与车相撞、危险品运输事故都可以引起火灾。由于隧道内环境封闭,火灾一旦发生,就会造成严重后果。因此,设置隧道消防系统非常重要。隧道消防系统包括:一整套火灾检测监视系统;一套有效的报警通信系统;一套高效灭火设施和应急排烟方案;长隧道还应设计好应急出口和行车横洞。在隧道的施工中要设置贯穿隧道的消防给水总管。并且按一定间隔设置消防与通风设备,保证消防管道与隧道内消防设施的可靠连接,以保证消防安全。
4、隧道监控管理系统。在高速公路中,全线交通监控是隧道监控的重点。隧道监控系统包括有交通监控,交通监视与交通控制系统。交通监控主要检测通过环形线圈、微波检测器等设备的车流、车速、占有率、车间距等。由于隧道交通的特殊性,还要安装红外、超声、微波车辆超高监测器,检测车辆高度。而交通监视通过录像设备、外场摄像机、控制中心显示设备、控制设备等监视隧道交通情况。交通控制子系统包括车道控制器、可变限速标志、交通信号灯、紧急广播和可变情报板等设备。
轨道交通建设远程监控管理系统,如图2所示:
二、机电安装技术的创新的重要性
我国正处于现代化建设时期,经济飞速发展,但是也正是这种发展使得各种矛盾的出现,其中道路问题也在这个时候体现出来,正是基于技术创新和机电安装项目技术创新的理念,介绍项目技术创新的一般程序、工作方法和规章制度等,重点阐述了如何抓好项目技术创新的要求,包括高度重视技术创新工作、以科学的态度对待技术创新以及调动技术人员的积极性、充分发挥专业技术人员的作用。
三、机电安装技术要点与创新
(一)照明设计
隧道照明是为了保证隧道内交通顺畅而设置的功能性照明,其照明的目的是为了给驾驶员在隧道行驶过程中提供一个安全、舒适的视觉环境,保障交通运行,提高运输效率。由于隧道是一个半封闭空间,隧道在行车视觉特性上要比其他照明复杂得多,它不仅需要24h不间断照明,而且白天照明要比夜间照明更复杂。
1、人眼视觉特性。当从一个明亮的环境短时间内转到一个暗环境中时,人想要看清物体,必须要一段适应的时间,这就是暗适应,同样当人眼从一个暗环境短时间内转到一个明亮的环境中时,也需要经过一段时间才能看清亮环境中的物体,这就是明适应。
2、隧道照明设计。隧道照明可分为引入段、适应段、过渡段、中间段和出口段,人眼的视觉特性决定了各区段应不同位置上的亮度检测器的实测值设计不同的长度和亮度值。其中按照人眼适应曲线,调节隧道过渡段、出口段亮度是隧道照明设计的关键。驾驶员进入长隧道后需要一些时间将人眼调节到能适应中间段较低亮度水平,过渡段照明的目的就是过渡段亮度从最高到最低的变化逐步进行,来使得人眼及时得到调整。
实现过渡段亮度调节,有两种控制方法,一是无级调节法;二是逻辑开关法。无级调节法是由可控硅为基本控制元件的电子控制器完成无级调光的。随着洞外光强的变化,整个照明控制系统会处在动态平衡状态下,从而得到合适的亮度。从理论而言,无级调光是一种很好的方法,它能得到连续性很好的光,但存在如下弱点:线路复杂,调试困难;故障率高、维修保养不便;洞内亮度检器需要量大,工程量大,增加投资;最适合无级调光系统的执行元件是白炽灯,但是白炽灯光线不好,寿命短。因此,目前的隧道照明工程很少采用无级调光。而选择光线较好的照明灯具,利用灯具的不同排列组合和现场控制器提供的数字信号对照明灯进行逻辑控制,使其产生阶跃式的亮度调节,这就是逻辑开关法。由于控制程序和线路设计简单,灯具选择灵活,维修保养容易,目前的隧道照明大都采取这种方法。
3、应急照明的设置有以下几种方案。
第一,利用基本照明灯作为应急的方案和单独设置应急灯的方案。这两种方案都可以满足要求,由于大部分隧道采用高压钠灯照明,而高压钠灯(包括其他气体放电灯)断电后再起动时间较长(5-8min),很难作为应急照明灯。现在国内外在采用高压钠灯作为照明光源在隧道中的常规做法是单独设置应急灯,这样会造成重复投资,并且影响美观。因此采用的是利用基本照明灯作为应急照明的方案。平时应急照明作为基本照明的一部分,当基本照明出现故障后应急照明灯继续工作,以保证隧道内行车安全。
第二,从应急电源选用上有集中设置应急电源和分散应急电源方案。分散应急电源一般应用于规模较小的建筑中,而在大型建筑中由于应急灯具数量较多,考虑到维护和投资方面的因素,一般采用集中应急电源装置。
(二)供配电问题
在很长的隧道中,隧道的正常使用由照明、监控、通风、消防等设施决定,他们缺一不可。而作为隧道附属设施的供配电系统,正是这所有设施的基础,关系着隧道内所有设备的运行,对整个隧道正常使用起着至关重要的作用。中铁十一局集团电务工程有限公司承建的邵怀高速雪峰山隧道机电工程,是整个邵怀高速公路中的重点工程。其中供配电系统采用四路外线电源,分别从两端洞口引双路电源,组成环网。这样能保证在外线3路电源同时停电的情况下,仍然能保证隧道内基本的应急照明和其他一类负荷的正常使用。
在整个供配电施工的初期,第一个是土建方,供配电系统的施工界面不成熟,尚不具备具体的实施条件。在这个阶段首要任务就是要配合土建单位的管线预埋,以及对已经预埋的管线进行疏通处理,这部分工作看似简单,但是实施起来却很复杂,并且也是相当重要的。在机电进场的初期,隧道内土建方的施工仍在持续进行,很多机电需要使用的管线都没有进行埋设。我们进场后就需要对这些界面进行仔细调查,积极和土建方进行协调,配合土建的施工。我们采取了每天巡查施工现场的方法,查看土建的施工内容是否涉及到机电的界面,对正在预埋的管线进行指导配合作业,以达到供配电后期正常使用的目的。而且要及时发现已经预埋的管线存在那些不合适的地方,积极沟通,并予以纠正。并要求土建对埋设的管线采取一定的保护措施,如用塑料袋或棉布堵住管口以防杂物进入管道导致永久堵塞,标识管口位置防止遗忘等。
(三)通风系统
1、有害气体的排放量。《公路隧道设计规范》”条文说明”中给出的CO排放量是当时国产汽车的CO排放量,使用时应考虑到有害气体的年递减因素,否则计算的新风量可能偏大很多.近几十年以来,由于汽车工业技术以及燃料品质的改进和提高,CO排放量递减很快。以国产东风牌中货车为例:车速60kin/h,中等负荷时CO的排放量1987年约为4.2m/h.hv,1995年约为0.9m/h.hv,下降幅度之大引人注目。解决的方法一般有两种:一是考虑CO排放量的年递减因素;二是按照隧道通车后十年的预测交通量进行计算.通常第一种方法更为常用。
2、隧道洞口的废气扩散和回流。由于纵向通风的特点,在隧道通风的出口形成较高浓度的有害气体,对隧道洞口周围的环境可能会造成一定的影响.因此,当隧道洞口位于居民区或自然风景保护区等地区时,应采取设置竖井对有害气体进行高排等措施使之满足国家卫生标准.在双洞单向行驶时隧道的出口和入口,可能会产生排出废气的回流问题.根据PIALC的有关资料,废气的回流率最高可达60%,因此必须引起设计人员的十分重视。对于可能排出废气回流的双洞隧道,在隧道之间建一隔墙,可以有效减少废气的回流量。
3、自然风的影响在通常情况下,隧道自然风的自然反风计算是按照2.5m/s进行计算的。但是在实际工作中发现,如果自然风作为阻力,对于常年受季风影响严重的隧道,需要对隧道所处地区的风速、风向及频率具体分析,否则可能形成有害气体难以排出的情况。
四、机电安装技术的创新
逻辑开关法,是目前的隧道照明工程最常用的方法,无级调光已经基本被淘汰,由于逻辑开关法控制程序和线路设计简单,灯具选择灵活,维修保养容易,因此逻辑开关法被大部分国家采用。它能按照人眼适应曲线,合理调节隧道过渡段、出口段亮度。使得过渡段亮度逐渐变化,从而人眼及时能够得到调整。为了满足洞内通风量的要求,保证施工作业正常进行,采用吊顶压入式巷道通风代替了常规的风筒压入式通风技术,即用彩钢板将隧道斜井分为进风道和排风道,进而通过一系列辅助手段实现通风。实践证明,采用新的通风技术完全能够满足洞内通风需求。而原来在每个隧道斜井口必须设置的通风机则可以省去。技术创新成果可以用专利技术、技术创新专题报告、学术论文、施工技术总结、科技成果等各种形式进行总结,并在类似工程项目中推广使用,在类似工程项目中节约施工成本、加快施工进度、提高工程施工质量、保证施工安全等方面出效益。技术创新成果可以在工程项目施工过程中进行总结,也可以在工程项目竣工后进行汇总。
五、结论
我国的交通机电系统研究起步较晚,但发展十分迅速,目前已基本实现了高速公路的智能化控制与管理。但在隧道交通机电系统的设计建设中的还存在一些问题。国外已经出现的很多先进技术在我们国家还没有得到运用,这就严重制约了我国隧道交通机电系统的发展。机电安装技术运用到高速公路建设中时,一定要有强烈的事业心和责任感,仔细认真,不怕麻烦,深入现场,严格技术管理。总结出隧道施工方面注意的事项大致有照明问题、供配电问题和通风问题,从而使得今后的施工方能在施工时重点关注这三个问题,最终形成我国独特的、创新的高速公路隧道机电安装技术。
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设计水平
自2002年初机电系统开始招投标以来,许多具有设计资质,但设计力量薄弱的单位都加入隧道机电设计行列中来,在针对隧道的设计中,忽视隧道的特点,仅靠模仿、照搬其他隧道的布置、功能需求等.甚至分包给个人设计。此外.设计能力较强的设计单位,虽能较好地抓住各隧道的运营特点和管理需求.并灵活掌握标准进行设计.但在隧道机电方面仍缺乏深入研究.创新意识不强,缺少与国外在隧道方面具有成功经验和成熟技术的国家进行交流合作.只能在原有水平上灵活应用,起不到带动整个国内隧道机电设计水平的作用,也很难适应我国高速公路飞速发展而急需短时间内提高设计水平的需求。
设计界面
隧道设计一般涉及到主体、监控、安全 通风、消防、照明、供电、房建等部分,各部分一般由不同的设计单位、不同的设计部门、不同的设计人员来设计.这就需要合理划分设计界面,避免重复设计或设计遗漏。但现在隧道设计中经常出现一些不合理的界面划分,如隧道电力监控一般由供配电设计单位负责.而交通监控一般由机电设计单位负责.经常出现电力监控与交通监控分威两个系统设计,甚至出现因供配电设计单位人员不熟悉信号采集、控制、传输和处理等而遗漏电力监控设计。
设备选型
隧道机电系统实施好坏与采用的设备质量关系很大,这就要求设计中应细划设备性能标。明确设备应达到的功能,最大限度防止一些质量不好、未被正规检测单位检测的设备应用到工程中。但现在很多承包人为降低投标价或在工程实施中为提高工程利润,选用的设备参差不齐,有很多甚至是刚出厂的实验品,给隧道后期运营带来很多问题,尤其是一些关键设备在异常事故情况下影响检测或救援.造成不必要的损失。
隧道机电研究问题
近年来.已制定了一些隧道机电系统方面的标准规范,如高速公路隧道监控系统模式、公路隧道交通工程设计规范、隧道通风照明设计规范等.一些省份也在隧道机电方面开展了一些研究.如某特长公路隧道关键技术研究、隧道机电控制工程关键技术研究、广东省某长大公路隧道建设与运营管理成套技术研究等,但总的来说.隧道机电系统研究仍然存在许多问题。
缺乏制定完善的应急预案
隧道事故固然可怕,但在事故发生后,如果没有相应合理的应急预案实施,那后果更可怕。众所周知的原因,国内正在积极投入高速公路的建设当中,各科研设计单位对设计 施工当中的课题投入的精力有限.而对于隧道的后期运营关心就更少了,对于隧道事故应急预案很少有机构进行研究,即使一些隧道管理单位在实际运营管理中形成了一些事故处理方案,但是否合理、是否可推广使用却没有机构对此做调查、分析的工作。
软硬件设备大部分依靠进口
纵观国内已经通车的隧道,隧道或隧道管理站的绝大部分设备都是国外品牌,如一氧化碳/能见度检测器、风速风向检测器、光强检测器、火灾检测器、监视摄像机、服务器、交换机、路由器、计算机、光端机、本地控制器、监视器等,仅仅情报板、信号灯、车道控制设备、标志灯、车辆检测器等一些科技含量低的设备为国产品牌。国外设备价格非常高.如果在国内没有维修点.还需将设备寄回到国外维修,成本高、周期长。
隧道软件开发方面虽然有一定的发展.但仍停留在实现简单的信息采集、处理、存储,要完全满足隧道管理的需要仍需时日。
隧道运营管理问题
隧道运营管理对于确保隧道安全运营以及较好的社会效益和经济效益十分重要。随着越来越多的隧道投八运营之中,国内隧道在运营管理方面取得了一定的成绩.但仍然普遍存在问题.特别是隧道事故数量有所增长。由于隧道特殊的环境.一旦发生交通、火灾事故将导致人员伤亡、设施毁坏、交通中断、甚至环境破坏.造成无法估计的经济损失。
隧道普遍存在安全隐患
在隧道事故中,有许多事故是由于隧道设施配置不合理、不完善引起的。一般有如下原因:
隧道内路面材料不合理.没有考虑到各种环境下的使用情况,如:水泥路面在雨天或路面灰尘多时,路面摩擦系数减小容易引起交通事故:
隧道内避难设置与路线衔接处的棱角易引发撞击交通事故,如:路面滑、刹车失灵等车辆易撞到棱角处,引起严重的车毁人亡事故:
隧道内主体工程的材料使用不当,如:易燃、抗温不高、有毒、抗暴烈不强的材料:
隧道内坡度过大,对于长隧道或特长隧道而言坡度不易过大、过长。对于上坡段行使的车辆尤其是大货车将释放大量的烟和有毒气体,对于下坡路段的车辆尤其是大货车易造成超速或刹车失灵:
横洞、避难通道的配套设施不完善.如:横洞无防火卷帘门、避难逃生通道无指引设备等:
隧道内设备位置不合理,如:紧急电话应考虑在紧急停车带增设摄像机应考虑在横洞、避难逃生通道等处增设:
隧道内设施不完善,如:横洞指示标志、避难逃生指示标志、设备
指示标志等不完善:
隧道内通风、照明设备不完善,如:风力不够、照明亮度不够等。
运营管理不完善
隧道运营管理是一个比较复杂的系统工程,涉及到部门协作、各种型号的设备、先进的技术等多方面的因素。隧道运营管理的好坏对于减少隧道事故发生、防止隧道事故扩大、减少事故损失具有非常重要的作用。目前,国内隧道的运营主要由监控(分)中心或隧道管理站进行实时监控.由公路管养机构负责救援及维修养护。对超速行使等违规行为的执法由交警部门负责.与消防、医疗部门的联系依靠报警电话。各部门之间相互关系松散.界面不清晰,如果洞内出现事故,公路、交警部门均可拖走损坏车辆,有时还发生纠纷.不利于迅速清理现场、恢复正常交通运营。
应惫救援 逃生预案不完善
目前.我国现已开通运营的隧道除个别省份开通较早的隧道已有一定的运营管理经验外。多数隧道部处于摸索阶段,没有形成完善、成熟、有效的运营管理办法,更谈不上成熟、可行的应急救援和逃生预案。有些隧道管理部门制定了复杂、烦琐的救援预案不利于紧急情况下使用于,毫无经验的过路司乘人员,救援人员也会因现场混乱不能很好地实施预
案,鉴于国外和国内经验,预案应简单可行。
自救宣传教育不够
隧道事故、火灾时应贯彻以防为主、消防结合、自救为主的原则,但对于如何自救的宣传工作与国外隧道管理单位相差很多。由于对过路司乘人员没有宣传手段,大多数人员在事故时没有隧道遇险的自救知识,因而延误或失去了脱险的机会,造成的损失本可以避免或减轻。
常规维护不到位
目前国内普遍存在日常维护不能坚持按照规章执行,由于缺乏定期维护、维修,很多设备不能正常发挥作用。尤其在交通事故、火灾发生前和发生时不能及时报警或执行控制功能等,造成本不应有的损失。
高速公路隧道机电系统急需解决的问题
隧道设计和运营管理的综合研究
隧道(特别是特长隧道)的交通防灾、通风、照明、消防、安全等综合性研究是目前急需开展的课题,具有现实意义,研究成果发挥的效益将非常显著。在研究开展之初可以结合部分已开始或完成的课题.也可以对已通车运营的隧道进行广泛调查,吸取运营单位的成功经验.缩短研究时间。
制定、修订标准规范
我国隧道已建成很大规模,隧道标准体系急需建立。根据现有设计、施工、运营的经验并结合国外最新的动态,对已实施的标准规范进行修订,避免在工程设计、实施和运营当中出现已被证实错误的条款再度使用。随着我国道路工程技术标准的修订,一些已制定的标准规范也应做进一步的调整和修改。此外,在如下方面应加紧标准规范的制定:在设计方面,应解决设计方法、设计规模、设计深度的问题,既避免功能不足,又避免功能过剩在产品选型方面(目前已对部分设备制定了标准),制定公路隧道机电设备技术要求或产品指南,既满足工程招标的需要.又可使产品逐步标准化、通用化在施工方面,制定施工规程与规范,工
程严禁无资质的单位施工,减少分包层次:在运营管理方面,制定隧道机电养护和救援规范,制定隧道使用手册(包括隧道构成、设备配置、设备功能及使用、异常情况司机、乘客的正确行动方式等 制定隧道通行车辆管理规范等。
研究并制定紧急预案体系
根据目前已通车隧道的运营情况并结合国外成功经验研究并制定适合我国的隧道防灾、救灾紧急预案体系,预案体系应详细规定灾害应急救援标准作业程序、健全救援组织机构和设备、健全灾害应急救援演习计划、制定隧道管理人员训练计划、制定隧道使用者应急手册、建立隧道设施机电系统备用材料程序、制定隧道机电设施养护手册等。充分利用现代科学技术手段、科学方法,建立合理的灾害事故救援预案,提高高速公路隧道管理水平,避免由于事故处理不及时或不正确导致的二次事故发生.达到简单易行的目的。
建立监测和研究中心
目前国内隧道科研课题并不少,但非常分散、研究力量不足。为避免国内目前科研课题重复、科研成果分散、科研力量薄弱、隧道事故运营管理经验缺乏交流等问题,建议在隧道较多的省份(直辖市)设置省内隧道监测中心。在力量雄厚、条件卓越、便于交流的科研单位成立全国性隧道交通工程监测和研究中心,监测包括隧道的设计、施工、运营各个环节的技术应用、问题解决、成功经验等,并建立数据库,以便行业内部人员查询,实现研究成果共享。
建立研究中心有利于固定研究队伍、综合研究成果、长期观察研究效益,避免在研究道路上花冤枉钱、走冤枉路,便于技术交流,很多发达国家都采取该方式。
规范设计市场
随着我国交通行业设计市场开放,吸引了大量企事业单位从事交通设计。为在激烈的市场竞争中争取一席之地,很多设计单位由于自身技术力量薄弱采取不合理、恶意竞争方式,甚至行贿受贿,导致设计质量下降,有的设计项目出现设计过程中变更单位的现象。相关部门应出面规范设计市场。
加强人员培训和技术交流
近年来,国内许多企事业单位组织了隧道设计、运营单位的人员进行培训和技术交流,取得了一定的效果,但仍然有部分人员在技术水平有限的情况下进行着隧道的设计和运营管理。相关部门应加强人员培训和技术交流的力度。
另外,由于我国高速公路发展的时间短、科研力量薄弱,很多设计还处在不断地照抄、照搬中,很多问题还处在探讨、摸索中,很多国外成熟的新技术、新方案仍然没有得到有效应用。因此,我们应在国内选择经验丰富、实力强的科研单位长期和发达国家相关部门建立合作关系,派出技术较好、接受能力强的技术人员去学习,交流经验,并规范学习检查验收制度,避免一些打着学习交流的口号出国游玩的现象出现。