高速公路隧道LED燈照明應用研究

劉浩

摘? ?要：LED作為一種新型光源，性能優越、節能效果較好，現如今廣泛應用在高速公路隧道照明中，全面響應了國家節能減排的大力號召，因此本文針對高速公路隧道LED燈照明應用進行研究。基于LED隧道照明燈特點，分析其在實際應用過程中，LED燈具的應用優勢，然后從兩個實際案例入手，具體分析LED燈具的應用。隧道是高速公路的重要組成部分，和普通路段不同，隧道中內外亮度差極大、空氣污染嚴重、凈寬小、高度低、噪聲大，在這樣的環境下，保證高速公路隧道照明十分重要。

關鍵詞：LED照明系統? 高速公路隧道? 節能減排

中圖分類號：TU88? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0019-02

1? LED隧道照明燈特點

和普通的鈉燈相比，LED燈具的實際使用光效較高，可以達到70～80lm/W，而鈉燈雖然可以做到360°發光，但實際光效只有40～50lm/W。LED光源的壽命較長，從理論上講壽命可以達到3～5萬h，在實際應用的過程中，可能相對縮減，但是相對于高壓鈉燈4000～6000h而言，壽命優勢十分明顯。此外，LED燈具的顯色性較高、色溫較低，顯色性關系到照明清晰度，指的就是在同樣亮度下，顯色性越高，越能夠看清物體。根據實際實驗數據來看，LED的顯色指數高達80，而普通高壓鈉燈的顯色指數只有23左右，不僅如此，高壓鈉燈的色溫在2000K左右，LED燈具的色溫在5000～8000K。從環保效果上看，LED燈具的效果也優于普通高壓鈉燈，不會對環境造成較大的污染。但是LED燈具的價格較高，作為新型照明產品，價格是普通高壓鈉燈的3～4倍，相對較貴。

2? 高速公路隧道LED燈照明應用優點

隨著高速公路隧道的數量不斷增加，隧道運營照明成本不斷增加，LED隧道燈的推廣應用勢在必行，借助LED隧道燈的優勢特點，可以有效解決高速公路隧道燈照明系統中存在的問題。根據實際計算情況來看，在同一個亮度環境情況下，LED燈所需要的功率是高壓鈉燈的60%，照明用電量也只有60%左右。由此可知，使用LED燈可以有效節約照明用電量，省電效果十分明顯，長期使用，運營照明費用也會明顯降低。從壽命上看，LED燈具的使用壽命是普通高壓鈉燈的一倍，在長時間的運營中，LED燈具的更換頻率較低，維護費用也相對較低。從顯色性上，雖然目前并沒有關于隧道LED照明系統的標準，大都是根據高壓鈉燈特點進行設計的，在這樣的情況下，LED燈具會給人更加明亮的感覺。實際上，在相同辨識條件下，LED燈具在同樣視覺效果下，所需要的亮度更低，也就是說，只要制定出符合LED燈具的標準，規范化照明規范，亮度指標就會降低，功率和用電量也會隨之降低。

3? 高速公路隧道燈具照明的基本要求

高速公路中隧道照明系統極為重要，是保證駕駛人員出入隧道安全的重要因素，每個國家在高速公路隧道上都有著自己的設計標準和設計要求。每個國家的基本要求包括以下幾個方面：第一，照明系統要實現24h運行;第二，白天時，隧道亮度要逐漸減弱;第三，出入口段設置過渡照明系統，夜間不需要加強;第四，照明梯度呈現U字型，滿足視覺特性要求。

入口段作為隧道的第一區段，也是交通事故高發區域，如果駕駛員在安全剎車距離內沒有看見障礙物，那么就會發生交通事故，入口段亮度設計需要考慮到折減系數、洞外亮度等，其中折減系數是通過行車速度和預計交通量進行計算。過渡段在長隧道中較為重要，通過過渡段讓駕駛員逐漸適應隧道內亮度水平，因此在這一階段要讓亮度水平從高到低依次變化，具體可以參照GIE適應曲線要求。基本段是整個隧道內污染狀況最為嚴重的區域，考慮到這一因素，在設計基本段亮度水平時，要保證其照明亮度高于普通道路。出口段實際上不需要安裝照明設備，但是為了保證駕駛員在離開隧道時可以保證良好的后向視覺，也要安裝照明系統，可以和入口段一致。

4? 高速公路隧道LED燈照明應用案例

根據高速公路隧道照明系統要求，進一步分析高速公路隧道LED燈照明應用案例。

（1）案例一。

以某分離式公路隧道為例，對該隧道進行照明系統改造，結合公路隧道的實際運營情況以及原有實施情況，對照明系統進行分析。首先，針對隧道中的基本段、過渡段、加強段中的高壓鈉燈換成LED燈，并且重新進行配線和控制。其中基本段的LED燈采用的是30W的條形燈具，將其安裝在隧道3.4m的高度;過渡段的LED燈采用的是90W的條形燈具，其安裝在隧道5.5m的高度;加強段采用的LED燈的是120W的條形燈具。為了配合LED燈具的使用，供配電系統也要進行改造，在原有供電方式的基礎上，從3個配電線選出一個引線，通過這種方式可以有效降低電纜投入量，同時采用工業級別的航空對接插頭和燈具分支電纜，其余部分零部件也按照高互換性的標準進行設計。

在完成改造后，隧道內的照明情況得到了有效改善，通行環境也得到優化，通過對入口段、加強段、基本段數據的采集分析，改造后燈具節能效果超過75%，隧道內、路面中線、車道中線的均勻度都滿足有關標準要求。在對照明系統進行日常維護的過程中也不需要舉升車，只需要借助人字梯就可以完成施工，安全隱患有效降低、保養維護效率也得到了顯著提高[1]。不僅如此，在發生火災等災害時，燈具可以保證各類標識清晰可見，隧道內的車輛人員可以及時疏散分流。

（2）案例二。

根據某大、長高速公路隧道為例，對該隧道進行照明系統改造，將隧道分為入口段、過渡一段、過渡二段、中間段以及出口段。隧道原有照明方案采用的是高壓鈉燈和LED燈具混合的方案，在原有方案的基礎上，設計出全新的LED燈方案。借助上述方案提高照明系統的節能性，首先，針對隧道中的入口段、過渡一段、過渡二段、中間段以及出口段中的高壓鈉燈換成LED燈，并且重新進行配線和控制。其中入口段和過渡段的LED燈采用的是130W、150W、110W、100W的條形燈具，燈源色為黃色;出口段的LED燈采用的是50W的條形燈具，采用對稱分布的方式，燈源色為黃色;基本段的LED燈采用的是50W的條形燈具，采用交錯分布的方式，提高照明均勻度。

在完成改造后，對入口段、過渡一段、過渡二段、中間段以及出口段數據的采集分析，改造后燈具安裝功率減少了42.3%，從技術上、經濟性上比較，全LED燈具的節能效果、經濟性更優。在對經濟支出費用進行預算后發現，六年運營費用預計減少1400萬元，周期成本可以減少1112萬元，總共可以節約費用1417萬元。雖然初期成本投資較高，但是從長遠角度上考慮，采用全LED燈具系統，更符合高速公路隧道的長期發展[2]。

5? 結語

綜上所述，LED隧道燈具有著良好的性能，且不含有有害元素，對環境的污染較少，符合當前國家的綠色節能發展需求，具有著良好的社會效益。不僅如此，對于長期的隧道運營而言，應用LED照明系統也具有經濟效益，但是LED照明系統初期投入成本較大，需要進一步提高技術，促進隧道照明系統不斷發展。

參考文獻

[1] 李祉材.探析高速公路隧道LED照明的智能控制應用[J].低碳世界，2018（9）：223-224.

[2] 何彥輝，杜曉兵.淺析高速公路隧道LED照明研究與應用[J].城市建設理論研究：電子版，2017（25）：147.

[3] 張政富.臨合高速公路隧道LED燈照明應用分析[J].中國高新技術企業，2017（10）：129-130.