關于高速公路隧道照明節能措施的探討

黃柳盛

摘 要：目前我國公路隧道照明能耗嚴重，存在的突出問題是隧道照明系統設計照度超標、控制方式相對落后、節能理念存在誤區、節能措施比較單一。本文以百色高速公路6座示范工程隧道為例，分析了LED燈加高壓鈉燈應用于公路隧道基本照明的經濟、社會、生態效益，研究結果表明綜合效益極其顯著，但相關技術瓶頸問題亟待解決。

關鍵詞：公路隧道；隧道照明；照明節能

1 前言

高速公路的建設逐步向山區延伸，公路隧道數量日趨增多，截至2014年，全國公路隧道為12404處，1075.67萬m。公路隧道的優點在于減少道路里程、提升行車速度、提高交通運輸效率和節省用地；缺點是照明系統能耗較高，被人們戲稱為 “能耗大戶”。隨著越來越多的公路隧道投入運營，節能減排的重要性和緊迫性就越來越明顯了，節能減排在公路隧道照明方面的形勢越來越嚴峻。

2 公路隧道照明節能存在的突出問題

通過調查研究，我國高速公路隧道照明節能主要存在以下突出問題：一是經濟效益和生態效益之間的平衡，高速公路隧道照明節能減排方案的實施在一定程度上使企業的投入成本變高，變相地降低了企業的經濟效益，如目前大量推廣應用的公路隧道LED燈就存在一個突出的問題——“節能不節錢”；二是目前市場上存在很多打著節能旗號的不合格產品，但是企業如何對這些產品進行鑒定，缺少權威機構的強力支持；三是國內尚未建立適用于高速公路隧道的能耗指標體系，造成企業無法準確掌握高速公路隧道照明的具體能耗情況和節能效果，從而制約了節能減排工作的深入開展；四是我國的相關政策和法規對高速公路隧道照明節能減排的支持力度不夠，現階段高速公路隧道照明節能基本是企業自發組織的；五是各級部門對高速公路隧道照明節能減排的資金投入較少。

3 公路隧道照明節能的對策

3.1 合理布設照明燈具

目前國內高速公路隧道內照明燈具的傳統布置方式有3種：兩側對稱布燈、兩側交錯布燈、中間單排布燈。選擇不同的布燈方式，其所用燈具數量和養護難易會有所區別。實驗數據表明，中間單排布燈比兩側布燈效率高，兩側交錯布燈比兩側對稱布燈效率高。工程實踐證明，選用拱頂側偏布燈，燈具的安裝高度為6.3m，既是一種效率較高的布燈方式，而且能較好地解決需要完全封閉隧道才能進行高速公路隧道照明燈具維護維修的難題。

3.2 鈉燈與LED燈的技術組合

目前國內高速公路隧道照明燈具主要為高壓鈉燈。高壓鈉燈具有光效較高、壽命較長、色溫高、舒適性強等優點，同時也存在大量的電能損耗，頻繁地更換燈具增加了運營費用，會產生光污染、熱輻射等缺點，這些缺點都限制著高速公路的正常運營。

目前，隧道使用的新光源中LED燈是使用最多的，它具有顯色性較好，很接近于自然光，減少司乘人員白天駕車進入隧道的適應時間，提高行車安全。同時，LED光源工作電壓低，輸出光通量隨電壓波動小，效率比高壓鈉燈高，可達90%以上，減少了額外的功率消耗，節能效果較好。

隧道出入口段的照明，由于必須解決入口“黑洞”、出口“亮洞”的現象，對照明亮度有很高的要求，照明燈具的布設也相對較多，再加上洞口煙霧濃度高的特點，現在實際運用中把不同光源結合起來，即在隧道的出入口段、過渡段采用高壓鈉燈和LED燈相結合的方式，這種“組合照明”方式不僅能滿足隧道照明亮度的要求，而且提高了照明效率，優化了照明效果，同時也可以使隧道的運營成本降到最低。

4 工程概況

以百色高速公路運營公司所轄隧道為例，果鑾隧道、巖信隧道、金龍巖隧道采用LED燈為照明燈具，其中入口加強段和出口加強段為雙側相對布燈，其余為拱頂側偏布燈，采用車輛感應調光設備。從隧道的配光及光感來看，在隧道的入口加強段和過渡段采用高壓鈉燈和LED燈相結合，使光線更柔和，增強了司乘人員入口的適應性，同時也解決了隧道洞口光透過率的問題。隧道中間段由于光照度要求不高，所以使用的燈具較少，采用高壓鈉燈和LED燈組合的效果就不明顯。考慮到運營、電費等因素，基本段全部采用LED燈，單單從燈具的功率分析來看，隧道采用高壓鈉燈和LED燈相結合的方式遠比單純使用高壓鈉燈要更節能，節能可達到50%以上，更有利于公路隧道照明的節能環保。

從表1中，我們很容易就能發現，平均每米每天用電量最高的是隆田隧道，其次是澤屯隧道，第三是那央隧道，然后依次是金龍巖隧道、巖信隧道、果鑾隧道。同樣采用雙側相對布燈方式，采用LED燈具作為照明燈具的隧道明顯耗電量少；同樣采用LED燈具作為照明燈具，在耗電量方面拱頂側偏布燈較少。入口加強段和出口加強段為雙側相對布燈，其余為拱頂側偏布燈方式，與雙側相對布燈方式相比，雙側相對布燈方式耗電要大。

5 結語

（1）目前國內大部分高速公路隧道照明能耗嚴重，造成該現象的主要原因是隧道照明系統設計照度超標、控制方式相對落后、節能理念存在誤區、節能措施比較單一。

（2）高速公路隧道照明節能措施有以下3個方面：技術性節能、結構性節能和管理性節能。工程實踐表明，節能技術由單一技術運用向綜合技術運用轉變，結構性節能由注重技術向解決關鍵問題轉變，管理思路由粗放式運營向精細化運營轉變，那么高速公路隧道運營照明節能20% 以上的目標是完全可以實現的。

（3）由于高速公路隧道照明必須解決入口“黑洞”、出口“亮洞”的問題，而高速公路隧道 LED 燈在大功率燈具技術上還存在很多問題，目前尚不能完全取代傳統高壓鈉燈。

（4）目前無論是國家政策導向，還是企業的成本考慮，在保證安全的前提下使用更加省電的高速公路隧道照明模式將是以后隧道照明的研究和發展方向。因此，“采用合理的高壓鈉燈與LED燈具結合，根據不同時間段、不同天氣情況洞內外光度差的不同以及隧道內有車和無車時對亮度的不同要求，使用調光設備進行調光控制”，這一高速公路隧道照明模式將會得到越來越多的應用。

（5）高速公路隧道的光電照明造成能源供應短缺與運營成本增加。本文提出的在隧道的入口加強段和過渡段采用高壓鈉燈和LED燈相結合、基本段全部采用LED燈照明的方式，不僅滿足了高速公路隧道照明的要求，而且降低了隧道運營、電費和維護成本，使整個隧道達到節能環保的要求。

參考文獻

[1]涂耘，王少飛，張琦，等.西漢高速公路隧道照明系統評估研究[J].照 明 工 程 學 報，2010，21（5）：15-21，36.

[2]涂耘，王少飛，鄧欣，等.公路隧道 LED 燈應用探討[J].照明工程學報，2011，22（5）：51-55.

[3]楊翠，胡國輝，王少飛，等.城市道路發光二極管照明設計標準研究[J].光源與照明，2014，（4）：25-28，37.

[4]高飛，鄭炳松.照明與CO2的減排[J].照明工程學報，2011，22（3）：100-103.

（作者單位：廣西交通投資集團百色高速公路運營有限公司）