公路隧道的照明設計

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-11-16

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 我國山地眾多，幅員遼闊，為縮短公路里 程，提高運輸效益，節省用地和保持生態環境， 公路建設中越來越重視隧道建設。公路隧道功能 具有的特殊性，決定了其建設的復雜性。照明系 統是隧道機電工程中最重要的設施之一，也是整 個隧道機電工程總投資最大的一個系統。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雜。為滿足公路隧道的運行 要求，隧道燈具應適應公路隧道使用特點，節約 能源，提高照明效果，保證行車安全性、舒適 性，并能有效地進行運營管理。

隨著我國公路建設的快速延伸，地形復雜、 人口稀少地區電力資源貧乏，電力成本巨大的問 題日益突出，尤其是公路隧道照明系統的供電問 題更趨嚴重。依據國家規范，店鋪照明，400m以上的公路隧 

道需設照明設施，因此，開發一種既可降低工程 造價，又能降低運營管理成本的適應此發展需求 的公路隧道太陽能照明系統顯得十分迫切，綠色照明，而了 解國內外關于公路隧道照明系統的使用現狀，對 于開發公路隧道太陽能照明系統，具有重要的指 導意義。

1公路隧道照明燈具研制及隧道照明設計現狀

目前，全國已建和在建公路隧道已達1000 多km,并仍處于快速發展中。但公路隧道中安 裝照明系統的非常少，大都不設置照明或設置 了照明系統卻并不使用，因此，照明質量非 常低。

1.1公路隊道照明燈具

我國公路隧道照明燈具研制起步較晚，基礎較差，特別是針對隧道照明燈具要求和特性方面 的深人研究極其缺乏，設計、制造的燈具與國外 存在較大差距。近年來，雖然復旦大學、上海燈 具研究所、重慶交通科研設計院、浙江交通規劃 設計院等少數單位擁有相應的研究條件和一定的 試驗設備，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 驗設備，自主開發隧道燈具能力差。國內隧道燈 具廠多為小廠或主要從事其他領域照明器材生 產，技術、工藝和裝備落后，恒光電器,照亮您的生活，生產分散，專業化 水平低，效益不高。

另外，在公路隧道燈具的開發方面也缺乏足 夠的認識和必要的投人，與國外照明電器工業 生產集中度相比，遠未達到應有的經濟規模。 國內使用的隧道燈具大多存在光帶窄、配光質 量不夠、能耗高、質量穩定性差、壽命短、檔 次不高等問題，直接導致公路隧道照明效果不 佳，不能滿足公路隧道照明要求，嚴重影響行 車安全性。

1.2隧道照明設計

隧道照明的光源，應滿足隧道特定環境下的 光效、光通量、壽命、光色和顯色性要求，同 時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 現。公路隧道一旦投人使用，正常狀態下照明系 統幾乎處于長期點亮狀態，因此，選擇一種適宜 的光源，是隧道照明的重要環節。

公路隧道照明，家用照明，通常依據現行規范把隧道分 為人口段、過渡段、中間段和出口段進行設計， 其中過渡段有兩個，分別設計在中間段前后。各 段的長度和照度的設計是從全年行車安全要求出 發，洞內最大照度的設計是以全年洞外最大亮度 和最高行車時速來確定隧道內各段的燈具功率和 燈具分布密度。所實現的照明自動控制也是非常 有限的，通常因線路布線回路的限制，只能做到 2~3級人工或自動控制。對于如天氣、車速、車 流量等參數，只是在設計階段予以最大值考慮。 最終，各段照明的長度和照度也始終處于最大值 狀態。由于利用天氣、車速、車流量等時變參 數，無法從宏觀上對整個隧道的照明系統進行自 適應方式的調節控制。因此，產業資訊，從這一點上講，目 前這種傳統的設計與使用隧道照明系統存在著大 量的電能浪費問題。

2照明系統方案

2.1電路設計

在電路設計過程中，綜合點光源疊加后電 壓、電流影響、亮度水平、照明穩定性等諸多因 素，研究合理匹配電路，以實現減低功耗，提高 光效的目的。

研究保護電路，減少LED串聯、并聯引起的 多點損壞。LED點陣布設是多個LED通過串聯、 并聯組成的陣列，在使用過程中，只要有一個 LED短路或開路，都會導致整條或多個LED熄滅。

分析電路設計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。LED管芯結溫超過標準限定值，將導 致不可恢復性光強衰減。為解決這一問題，從電 路設計和布局著手進行研究，并提出合理的設計 方案，以促進LED保持良好的工作狀態，延長使 用壽命。

研究交/直流電源對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的合適驅動電路。 LED點陣布設由多個LED管組成，在使用中，偶 爾會因能量集中而燒壞部分LED,合適的驅動電路 可以在一定程度上減輕相關現象的發生。

電路上改進，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 作電流比原設計方案降低了近10mA,整個公路隧 道照明單元功率為6W左右，降低了功耗，從而使 公路隧道照明太陽能供電系統低成本應用成為 可能。

2.2照明燈具設計

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。由于不同場所對燈具的要求不同（如在公路 隧道中，要求燈具具有較強的耐腐蝕性，不易老 化，防潮、防噴流），因此，照明燈具設計要從3 個方面人手：一方面要解決電路板安裝及拆卸的 方便性問題；另一方面，針對走線、散熱、防潮 性能進行設計；最后是透光材料的選擇。從而使 研制的照明燈具能夠達到安全防護等級，散熱良 好，ROSH認證，拆卸比較方便，滿足使用要求。

2.3太陽能供電系統方案設計

光伏發電根據當地太陽能資源實現，同時， 對照明系統進行智能控制，以降低功耗，從而為 解決太陽能供電系統在特定時間內的嚴重虧電問 題奠定基礎。

太陽能供電系統主要包括光伏組件（陣列）、 蓄電池、逆變器、控制器。

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

公路隧道太陽能照明系統研究中照明系統為 直流220V供電。因此，其供電系統不需要采用逆 變器進行直交流轉換。選擇太陽電池組件時，要 求有一定的標稱工作電流、輸出功率，照明產品，工作壽命 為20-30年，照明產品，要有足夠的機械強度，能經受在運 輸、安裝和使用過程中發生的沖突、振動及其他 應力，組合引起的電性能損失小，成本低。

3公路照明系統存在的問題與措施

(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，將直接影響應用成本。LED照明燈的衰減問 題產生的主要原因有3個方面：LED自身性能影 響；照明燈具污染；照明電路存在一定的缺陷。