隧道照明提質(zhì)升級改造設(shè)計(jì)

劉昌敏

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

1 概況

為促進(jìn)高速公路隧道提質(zhì)升級行動，推進(jìn)公路隧道提質(zhì)升級工作，更好地為公眾提供安全便捷的出行服務(wù)，交通運(yùn)輸部辦公廳印發(fā)了《公路隧道提質(zhì)升級行動技術(shù)指南》，提出了隧道提質(zhì)升級總體實(shí)施要求、排查評估方法、技術(shù)要點(diǎn)。

以山西省某高速公路路段為例，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)營，燈具光衰嚴(yán)重，導(dǎo)致亮度不足，根據(jù)提質(zhì)升級行動的要求，對該路段隧道照明系統(tǒng)進(jìn)行提質(zhì)升級改造設(shè)計(jì)。該路段全線為分離式雙洞兩車道單向隧道，隧道路面為瀝青混凝土，隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的行車速度為80 km/h。

2 設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容

a）交通運(yùn)輸部發(fā)布的《公路隧道提質(zhì)升級行動技術(shù)指南》，部分參考《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2-01—2014）。

b）該項(xiàng)目設(shè)計(jì)包括主洞加強(qiáng)照明、基本照明、自動控制的改造設(shè)計(jì)。

c）隧道內(nèi)各個(gè)照明段落亮度和洞外亮度的檢測報(bào)告、運(yùn)營分公司提供的隧道交通量數(shù)據(jù)、原設(shè)計(jì)文件等。

d）本次改造如需要燈具更換，則全部采用LED燈。

3 設(shè)計(jì)依據(jù)

3.1 交通量

該項(xiàng)目高速公路通車運(yùn)營多年，交通量已趨于穩(wěn)定，由分公司提供近3 年交通量。隧道以2023 年的交通量為設(shè)計(jì)期末，設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)為0.12[1]。交通量預(yù)測表見表1。

表1 隧道交通量預(yù)測

3.2 亮度計(jì)算及對比

根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB14/T 722—2012）17.1.3，LED 燈具利用系數(shù)取 0.9。根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2-01—2014）4.1.3要求，入口段亮度均在計(jì)算值的基礎(chǔ)上折減50%。基本照明和應(yīng)急照明需全部更換為LED 燈具時(shí)，燈具顯色指數(shù)不小于70 且色溫介于3 500～4 000 K。參考《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2-01—2014）9.2.1[2]，基本照明亮度要求降低50%，且不低于1.0 cd/m2。洞外亮度值由檢測單位提供。

隧道照明各照明段設(shè)計(jì)亮度與檢測亮度報(bào)告的數(shù)據(jù)詳見表2、表3。根據(jù)數(shù)據(jù)對比，確認(rèn)改造規(guī)模，確定采用補(bǔ)燈加密方案或換燈方案。

表2 各隧道路段設(shè)計(jì)亮度值 cd/m2

表3 各隧道路段測試亮度值 cd/m2

3.3 改造方案

3.3.1 改造原則

該項(xiàng)目提質(zhì)升級改造的原則如下：設(shè)計(jì)參數(shù)與檢測數(shù)據(jù)對比后，當(dāng)段落照明亮度下降一半及以上（入口段1 下降至30 cd/m2及以上）則采用拆除原燈具，重新布燈的方案進(jìn)行。否則，采用增設(shè)燈具的方式布置燈具。具體方案如下。

3.3.1.1 增設(shè)燈具方案

表4 增設(shè)燈具方案

3.3.1.2 重新布燈方案

表5 重新布燈方案

3.3.2 改造設(shè)計(jì)方案

各隧道照明改造方案見表6。

表6 各隧道照明改造方案表

3.3.3 照明自動控制

該項(xiàng)目《公路隧道提質(zhì)升級行動技術(shù)指南》要求隧道照明應(yīng)具有自動控制。自動控制可采用以下3 種方式之一或組合：一是檢測洞口內(nèi)外亮度值，經(jīng)計(jì)算處理后，控制照明工況；二是根據(jù)洞內(nèi)外亮度、時(shí)間、交通量、平均車速、供電電壓、天氣條件等控制參數(shù)，并結(jié)合光源特性制訂控制方案，控制照明工況；三是按時(shí)間區(qū)間預(yù)先編制程序調(diào)控照明亮度。通過調(diào)研，各隧道可以根據(jù)時(shí)間進(jìn)行自動調(diào)光控制，滿足提質(zhì)升級行動的要求。

4 主要設(shè)備參數(shù)

4.1 LED 燈具

a）LED 隧道燈外殼應(yīng)采用獨(dú)立鋁合金材料擠壓制成，不宜用燈殼一體散熱器，表面需經(jīng)陽極氧化和噴塑處理，燈體采用耐老化硅橡膠密封帶，面罩采用不小于5 mm 高強(qiáng)度鋼化玻璃，整體燈具應(yīng)有良好的導(dǎo)熱率，應(yīng)符合IP65 標(biāo)準(zhǔn)，使得燈具可以在高濕度高煙塵環(huán)境中使用。

b）整燈光效大于等于110 lm/W。

c）LED 隧道燈的顯色指數(shù) Ra＞70；相關(guān)色溫在3 500～4 000 K 之間。

d）燈具達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，LED 的結(jié)溫應(yīng)小于等于105 ℃。

e）隧道LED 燈具整體壽命不應(yīng)低于50 000 h。

f）LED 隧道燈采用恒流電源供電方式，電源效率大于等于85%。

g）燈具功率因數(shù)大于等于0.95。

h）防觸電等級 Ⅰ級。

i）燈具每顆芯片應(yīng)具有獨(dú)立光學(xué)鏡頭，保證縱向、橫向出光角控制在75°～90°之間。

j）LED 光源單只壞死時(shí)可單獨(dú)用簡易工具手工拆換，以方便現(xiàn)場維修。

k）LED 隧道燈在 -40 ℃～+50 ℃工作環(huán)境溫度、交流 220 V×(1±15%)下和頻率（50±20）Hz 時(shí)可保證正常工作。

l）噪聲指標(biāo) 距燈具1 m 距離處燈具的噪聲（A聲級）不大于55 dB。

4.2 時(shí)序控制器

a）每個(gè)回路可獨(dú)立按設(shè)定時(shí)間控制。

b）時(shí)序控制器可根據(jù)天文規(guī)律設(shè)計(jì)。內(nèi)嵌專業(yè)天文軟件，可精確計(jì)算出某地一年每一天的日出、日落時(shí)刻數(shù)據(jù)。通過精確萬年歷時(shí)鐘及修正運(yùn)算等復(fù)雜程序自動控制燈具的開與關(guān)。

c）帶有RS232 接口，通過配套軟件方便地設(shè)置有關(guān)參數(shù)或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

d）具有開/關(guān)機(jī)控制、進(jìn)入/退出節(jié)能狀態(tài)控制、節(jié)假日定時(shí)控制、多回路獨(dú)立控制等在內(nèi)的8 路控制輸出單元。可實(shí)現(xiàn)對任一回路在任意時(shí)間段內(nèi)的獨(dú)立控制。

e）全漢化液晶顯示操作界面。

f）系統(tǒng)工作電壓 AC220 V。

g）繼電器最大通過電流 8 A。

h）繼電器正常交流電壓 250 V。

i）繼電器最大交流電壓 400 V。

j）時(shí)鐘精度 日誤差 0.3 s（20 ℃±1 ℃）。

5 結(jié)語

為落實(shí)公路隧道提質(zhì)升級行動要求，本文結(jié)合山西省公路隧道運(yùn)行實(shí)際情況和工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，吸收近年來公路隧道運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)成果，按照重點(diǎn)突出、因隧制宜、功能適用、分類施策的原則，通過公路隧道照明系統(tǒng)提質(zhì)升級改造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)隧道照明設(shè)施功能完備、運(yùn)行可靠和安全可控的目標(biāo)。