隧道照明节能与控制

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第２０期　２　０　０　８年７月　山　西　建　筑　ＶｏＩ．３４　Ｎｏ．２０　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ　Ｊｕ１．２００８　・３１３・　文章编号：１００９—６８２５（２００８）２０—０３１３—０２　隧道照明节能与控制　王红兵　摘要：通过分析当前隧道照明运营模式中照明节能、隧道监控以及行车安全的矛盾，提出了隧道照明分布式控制的节　能方案，以达到满足隧道照明的基本要求和节能照明的目的。　关键词：隧道，节能，照明，监控　中图分类号：Ｕ４５３．７　文献标识码：Ａ　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　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。　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　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　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　要自动控制照明亮度。如隧道内发生火灾或拥挤堵塞时，为帮助　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　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　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　能够在多处实现，如监控中心、隧道管理房或隧道内的其他位置　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　等。从安全、监控、节能及所能提供便利等方面综合考虑，夜间隧　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　道内提供适当的照明是必要的。　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　２隧道照明节能的方法　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　２．１　隧道照明灯具的节能　车安全和隧道监控之间的矛盾等问题。　目前隧道照明灯具多采用高效灯具，如电子式高压钠灯、电　１　目前隧道照明存在的问题　子式低压钠灯、莹光灯和无极灯，主要技术指标见表１。　现在隧道照明控制模式设计，在实际营运中电源浪费十分严重。　表１照明灯主要技术指标　１）现有隧道照明控制营运中节能与安全的矛盾。　光源种类　光效Ａｍ・Ｗ一１　显色指数／Ｒａ　色温／Ｋ　平均寿命／ｈ　营运者为了节省电费，往往都不采用自动控制，因为现有的　紧凑型荧光灯　６０　８５　全系列　８ｏ０　自动控制没有涉及天气和车流量等实时变化因素。实际上部分　高压钠灯　１ｏ０～１２０　２３／６０／８５　１　９５０／２　２ｏ０／２　５００　１８　Ｏ０ｏ　低压钠灯　２００　２０　１　７５０　１８　Ｏ０ｏ　营运者采用人工控制方式工作，在规定的时间人工开关隧道灯。　高频无极灯　６０～７５　８５　３　Ｏ０ｏ～４　Ｏ０ｏ　６０　Ｏ０ｏ　部分营运者考虑白天电能浪费严重，有的只开全日灯。这种　表１中参数显示紧凑型荧光灯光效较低，但是显色性最好，　灯控制方式表面上有一定的节能效果，但其实当洞外亮度小于　平均寿命太短；高压钠灯光效中等，但是显色性根据色温不同而　１　５００　ｃｄ／ｍ２时，只要确保隧道内路面亮度总均匀度ｕ。亮度纵　不同，平均寿命中等；低压钠灯光效最高，但是显色性最差，平均　向均匀度ｕ，以及各段亮度达到相应要求，符合行车视觉要求，取　寿命中等；高频无极灯光效较低，但是显色性最好，平均寿命最　其照度最小值即可，并非一定要达到开全日灯时的亮度。　长；在隧道照明系统的设计中，通常人口段和出口段灯具的密度　其次，存在一个洞口亮度不够的安全隐患问题。由于一天中　和照度最大，中间段最小，中间段灯具的布设长度一般最长，各段　洞外亮度变化很大，按照司机行车从进入到离开隧道全过程的视　灯具的布设长度应根据隧道实际长度和实际要求合理选择。　觉适应要求，当洞外亮度较大时，人洞口亮度应和洞外亮度及洞　２．２控制方式的节能　内亮度有较好的交替，要考虑人口端洞口排出的大量废气可能降　根据国家《公路隧道设计规范》的设计要求，隧道照明的设计　低亮度对比度和照明效果，所以期间要保持洞口足够的亮度，否　应考虑车流量和车速的因素，所以影响隧道内灯具照度的设计主　则在车子进入洞口的瞬间，司机眼前感觉一片黑暗，产生“黑洞效　要有车速，车流量和洞外亮度３个因素。　应”，如果前方有障碍车或行驶较慢的车辆，可能诱发连环撞车事　当平均车速较大时，应按要求适当增加人口段和过渡段照明　故。同样，当隧道出口洞外亮度很高时，隧道内离隧道出口一段　的长度和照度，中间段、出口段的照度也应相应增加，反之相应减　距离的亮度不能过低，以防止大型车辆后紧跟有小车，小车难以　少。有关研究机构曾做过现场实测，在车辆通过隧道洞口前后，　被发现、视认的情况发生。因此，隧道内照明的节能不是简单地　会很自然的降速，通过隧道时，车速普遍下降３０％左右，因此在考　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。　虑车速对隧道内各段照明的长度和亮度的影响时，应注意考虑这　２）现有隧道照明控制营运中节能与隧道监控的矛盾。　一点。当交通量大增时，人口段、过渡段、中间段、出口段的照度　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　应相应增加，此时路面均匀度　和纵向均匀度ｕ　也相应增加，　之间产生的矛盾主要在夜间。部分营运者为了省电，夜幕降ｌ临时　反之相应减小。影响洞内亮度设计的另一主要因素是洞外亮度，　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　洞外亮度除了和洞口所处的位置有关外，白天主要由天气状况决　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　定。晴天、多云、阴天、重阴的天气对洞内人口段、过渡段、出口段　摄像头到监视器之间大量设备电能的浪费。这种间断的监控也　亮度的调节均产生较大的影响，洞外亮度增加，隧道内各段灯具　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　的照度也相应增大，反之相应减小。雨天或是大风的天气，不但　生偷盗、破坏等现象时，很难被及时发现，在车辆发生故障或发生　影响洞外亮度，还影响车速，而车速又直接影响隧道内各段照明的　收稿日期：２００８．０３—１２　作者简介：！ｇ￣￣（１９７１一），男，工程师，山西远方路桥（集团）有限责任公司，山西大同０３７００６　维普资讯 http://www.cqvip.com

・３１４・　第３４卷第２Ｏ期　２　０　０　８年７月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＩ，ＲＥ　Ｖ０１．３４Ｎｏ．２０　Ｊｕ１．２００８　文章编号：１００９—６８２５（２００８）２０—０３１４　０２　盾构隧道纵向计算模型及其问题分析　张铁柱　摘要：针对盾构隧道纵向性能问题，将已有盾构隧道纵向结构计算模型进行了归纳，分析了各种模型的优缺点及其适　用性，对纵向等效连续化模型中平截面假定的适用性问题和纵向螺栓的环向平均化问题进行了探讨。　关键词：盾构隧道，纵向性能，管片，计算模型　中图分类号：Ｕ４５１　文献标识码：Ａ　根据盾构隧道管片、接缝及螺栓简化方法的不同，国内外学　该等效方法将隧道纵向等效为接头与管片的组合体，满足纵　向弹性地基平衡方程，其结果较为满意。对于上海地铁隧道，考　者已经提出多种纵向结构计算模型。　１　盾构隧道纵向结构计算模型　虑接缝影响的隧道纵向等价刚度约为匀质隧道刚度的１／５，逸与　试验及实测结果较为吻合。但是，梁一弹簧模型是建立在适用于　线弹性介质的卡式（Ｃａｓｆｉｇｌｉａｎｏ）第二定理的基础上，它不能全面、　准确地模拟管片接头的非线性性状。　１．１主要计算模型　目前大多数纵向分析主要采用将隧道纵向看作纯粹的一维　问题，忽略横向变形的影响，将其简化为一维弹性地基模型进行　求解，需解决的主要问题是如何模拟纵断面方向上的等效刚　１．１．２朱合华梁一接头模型　同济大学朱合华教授提出的梁一接头不连续模型从结构的　度［　，　。　１．１．１小泉淳纵向梁一弹簧模型　日本学者小泉淳等提出的梁一弹簧模型近年来在日本得到　非线性出发，引进了非线性介质力学数值分析的古德曼（Ｇ００ｄ。　ｍａｎ）单元的思想，并认为接头单元具有抗拉伸作用，以模拟螺栓　的连接作用。此模型将管片离散成梁单元，将管片接头部分处理　了广泛应用。该模型以梁单元模拟衬砌环，以弹簧的轴向、剪切　和转动效应模拟环向接头和螺栓，再以弹簧模拟土体与隧道之间　的相互作用。　长度和照度。　为两个不同结点，考虑成接头单元，用以模拟衬砌结构的不连续　性。对管片的离散有直梁和曲梁两种形式，朱合华教授研究表明：　计，单从洞外亮度这一指标分析，只要天气不是晴天，洞内亮度就　在整个隧道照明的设计规划中，就应该考虑节能问题。如入　是多余的，长时间势必造成电能的极大浪费。所以，要把隧道内　口段照明通常由基本照明和加强照明两部分组成，前者的灯具布　各段照明的长度和照度设计成能够根据实际要求（如洞外亮度　置同中间段照明相类似，后者的加强照明采用功率较大的灯具。　等）不断调整变化，动态的实现对隧道内各段灯具照明的自动控　　ｏｏｏ　ＩＴＩ的隧道，设计时应实现对各段灯具照度　由于洞外日光的投射进入，可利用作为入口段加强照明的部分，　制。在长度小于１参照设计规范，可将离洞口１０　ＩＴＩ以内的加强照明予以省略。在　的自动控制，在隧道长度超过１　ｏｏｏ　ＩＴＩ，设计时应实现对各段的照　单向交通隧道中，出口段照明的设计，其长度可与入口段有所不　明长度和照度的全面动态控制，才能从根本上杜绝隧道照明能源　同，据相关资料证实，出口段长度取６０　ＩＴＩ是合适的，可省去几十　的浪费，并提高行车安全系数。　米入口段高密度布置的灯具，由中间段布置较为稀疏的灯具取　如果要使隧道照明节能最大化，必须对照明控制方式进行革　代。出口段亮度也可有别于入口段，其亮度取中间段亮度的５倍　新，可以采用分布式单灯网络控制，通过采集环境参数（环境参数　即可。在长隧道中，由于有充分的适应（过渡）时间，所以中间段　包括车流量、隧道内外光照强度等），根据《公路隧道通风照明设　计规范》要求对隧道照明灯具输出的光照强度进行计算，计算结　亮度可适当降低。　为了提高司机行车安全系数，在设计较长隧道的照明时，过　果通过计算机网络传递到每个需要控制的照明灯具，通过不断采　渡段应设计为ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３三个照明段，其亮度与长度的划分　集环境参数不断调整每个需要控制的照明灯具的输出光照强度，　可采用ＣＩＥ适应曲线作为依据。　从而达到既满足隧道照明的基本要求，又达到节能最大化的目的。　由于隧道长度超过１００　ｍ就要设置照明，当隧道里安装灯具　参考文献：　时，它的长度通常是几百米，几千米，如果隧道交通是单向，灯具　［１］　周　科．隧道照明设计浅谈［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（２０）：　安装总长度可能达到几公里甚至更长，如按照全年最大照度设　】９９—２００．　Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇ－ｂｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｕｐｏｎ　ａｎａｌ￣ｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｓ　ａｍｏｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ，ｔｕｎｎｅｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｒｉｖｉｇ　ｎｓａｆｅｔｙ　ｉｎ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ＩｉＫ）ｄｅ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｐ】∞ｐ。ｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｕｎｎｅｌ　ｌｉｇｈｔｉｇ　ｉｎｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ　ｓｃａｌｅ　ｎｄ　ｅｎｅｒａ翟　ｓａｖｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｄ，ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｇ　ｎ收稿日期：２００８—０３—２１　作者简介：张铁柱（１９７５一），男，工程师，云南省公路开发有限公司保山管理处云南保山，６７８０００