高速公路隧道照明節能減排對策分析

謝子龍

（甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

隨著我國高速公路隧道的不斷發展，用電需求量也在不斷增加，應重視節能系統的綠色環保，不斷改善隧道照明的節能減排技術的應用。隧道照明在現代社會中影響著人們交通通行安全。在當前高速公路隧道行車安全的基礎上，如果出現節能效果不佳的問題，就會導致大量電力資源的浪費。高速公路隧道行車安全應該被高度重視起來，完善照明節能系統的設計是非常重要的。

1 節能減排技術在高速公路隧道照明中的作用

1.1 保障高速公路隧道的安全通行

各個地區高速公路在隧道照明設計環節有很大差別，但是可以滿足高速公路隧道的行駛，在設計環節中具有不同的側重點，結合不同區域應該設計出不同的隧道照明系統。為了確保通行安全，有效控制投資的成本，關注設計要素是非常重要的，結合節能減排的理念，提升資源的利用效率。有效控制建設成本環節，將新的材料應用于其中，結合設計的理念，選擇合理的照明節能方式，在隧道運營的過程中，可以產生更多的經濟效益和社會效益。在經濟發展的環節中，各行各業都要有通行的需求和電力資源的需求，在照明系統設計環節中應該更加合理有效地防止資源浪費，提升設備的使用年限，在使用環節中有效控制運營費用，讓照明技術在節能系統中發揮重要的作用，保障照明設備和材料得到有效應用。在一定程度上完善新型的運作方式，高新照明系統的運作效率非常強大，結合新材料新工藝，使隧道照明工作系統更加具有實效性，發揮節能照明技術的環保效益[1]。

1.2 推動高速公路隧道建設發展

在高速公路管理的環節中，交通運輸部門應完善高速公路照明系統的建設，嚴格執行安全標準，在社會不斷進步的今天，應重視照明系統設計中的節能減排技術的應用，從而實現環境保護和資源的節約。隨著人們出行效率的不斷提高，人們對現代化的高速公路隧道的需求在不斷的提升。當前階段我國高速公路通行的環節中，為了保障高速通行中照明系統的順利運行，提升高速公路通行的安全性，應創新照明技術。在各項技術的扶持中，確保節能減排技術得以高效的應用。

2 現階段我國節能減排照明技術的發展重點

2.1 保障節能照明技術的應用水平

照明系統的設計質量和科學性對照明設備的作用發揮產生直接的影響，在設計環節中，設計人員應充分了解節能環保理念，從而在發揮照明效果的基礎上有效地控制能源的消耗，與國家可持續發展理念相契合。面對用電問題，高速公路照明系統設計環節應本著節能環保的理念[2]。

2.2 優化照明技術在高速公路隧道中的應用

高速公路通行的主要目的是使交通網絡進一步的優化，產生極大的社會效益，以節能減排為技術目標，可以使高速公路的通行更加的順利，最大限度地發揮高速公路的優勢，有效地降低事故的發生。高速公路隧道照明工程實際的工作中，應該結合新型的技術，確保高速公路隧道通行的高效性。完善節能環保的理念，為了合理控制節能系統和相關設備的運行，應該結合技術進一步完善各項功能。

3 推動節能減排照明技術創新發展與應用的策略

3.1 鼓勵創新應用節能減排的照明技術

在低碳經濟背景下，隧道工程設計環節中應該完善照明節能減排技術的應用，各個部門應該推動高速公路隧道運營過程中的節能減排工作，采用新型的技術完善節能照明系統中的耗電問題，對節能系統工作中的問題有效預防，規避技術上的不足，實現高速公路通行的節能性和安全性，有效降低事故的發生率，不斷提升資源的利用效率。在高速公路通行的環節中應該采用先進的照明技術，照明技術在高速公路通行中應用應該有序的進行，為了解決高速公路通行中出現的各類實際問題，應該完善節能照明裝置系統的開發和設計，制定好故障處理模式，才能確保系統充分的發揮作用。

在一些沒有電力資源或者電源不可靠的地方就應該采用節能技術，從而達到節能減排的效果，在照明使用環節中應做好前期的準備工作，從而結合當地的經濟條件進行隧道照明設施的建設。通過服務網絡的建設，針對隧道內電力的供應，應完善基礎設施和相關的服務。建立相關的服務網絡，需要各個部門參與節能減排技術應用環節中，在照明設備安裝環節中，應做好照明設備的采購工作，應確保相關設備的質量符合標準要求，結合改進技術可以進一步降低用電量，結合照明技術的發展前景，通過各類新技術的應用，節能減排技術應滲透到照明解決方案的各個環節中，設計出多元化的產品。在照明技術開發環節中，應更好地響應隧道照明需求，為了進一步發展照明技術，應該從機電設計上進一步發揮作用，結合電池的充電控制實際光輸出，從而更好地完善電力的應用與節省[3]。通過電池充電和放電過程的分析，可以有效地管理電池的耗電量，定期進行維護和維修，可以使照明設備的使用年限得到很大的提升，集成各項技術，在隧道照明中可以采用LED 燈和充電電池，以降低成本，改善性能。

節能減排技術應用在隧道照明系統中也應該考慮到經濟問題和成本問題，從而在規避各類風險的基礎上控制經濟過高的問題，采用不同的燈作為代替方案，在傳統照明的基礎上也可以采用太陽能燈等，從而節省燃料的應用。如今節能技術在市場上發展非常快，成本也非常的低，在技術運營和維護方面也非常的簡單，在隧道照明系統安裝時，組裝的過程也不夠復雜，從而使這項技術在隧道照明中可以大量的推廣。

3.2 采用LED 照明系統

通常，在比較傳統照明技術和LED 照明時，需要考慮光源的壽命。在這種情況下，與傳統燈相比，LED 具有更長的使用壽命。在LED 燈具達到使用壽命之前，傳統燈具需要維護很多次，照明安裝成本可以計算為運行時間(t)的函數。隧道照明設備安裝中，應重點考慮照明產生的能耗，并進行計算，這個估計的公式可以描述為：

成本(t)=設備數量×[資本支出+能源(t)+維護(t)]

其中：考慮初始投資并計算如下：

資本支出=數量×（產品成本+安裝成本）+其他-回扣

安裝成本=安裝時間×安裝人員每小時成本×安裝人員數量

其他=與租用腳手架或電梯有關的其他費用

一段時間內的能源消耗，計算如下：

能量（t）=功率×時間（t）×能量成本/1000

功率=燈具的功耗，時間=燈具的總使用時間（以小時為單位），能源成本=以千瓦時為單位的能源成本。

更換傳統光源的成本，計算如下：

維護(t)=if(t)＞n×壽命維護(t)=n×(備用成本+安裝時間×安裝人員每小時成本×安裝人員數量)壽命=傳統光源的壽命

計算考慮了傳統和LED 燈具，僅關注效率和單位成本，LED 的性能優于HID。使用更少的LED 燈具，大大提高了投資回報率并縮短了投資回報率。使用分組、調度、調光、日光采集或占用傳感器可以進一步降低LED 燈具的運營成本，并延長LED 燈具的使用壽命，互聯照明解決方案提供了優化性能的選項。傳統燈具相比，LED 燈具消耗更少的能源并且更易于安裝。對于新隧道照明項目，應考慮完整的系統節省，包括電纜密封套、配件、面板、斷路器、饋線和電纜，可以通過減少初始資本支出投資，提高LED 的投資回報率。使用鎮流因子計算相對光度后，將球體的光損失添加到計算中。典型的HID 球體的光學效率約為70%，進一步降低了傳統燈具的流明輸出。傳統照明是全方位的，LED 燈具提供垂直和水平方向的360 度照明。LED 燈具提供定向光，意味著100%的流明指向工作平面。與傳統燈相比，節能燈可以以較低的成本提供相同數量的照明，并節省更多能源。傳統的白熾燈會消耗大量能量來產生光，其中90%的消耗能量以熱量的形式釋放出來，而且它們消耗的能量也更多，通常是產生光的實際量的3～5 倍。節能燈通過提供比白熾燈更多的優勢，兩種最流行的節能燈泡選擇包括CFL（緊湊型熒光燈）和LED（發光二極管）燈。LED 是固態半導體器件，甚至比CFL 更節能。與其他燈相比，它們產生的熱量很少，照明質量更高。在開始時，LED 的使用僅限于電子電路中的單燈泡指示器。后來，許多LED 聚集在一起，以開發電池供電設備中的小型燈。LED 燈有許多新的燈泡樣式，其亮度足以取代傳統的白熾燈。另外，LED 燈的能耗比傳統白熾燈少75%，比CFL 少50%，其使用壽命是白熾燈的8～25 倍，是CFL 的4 倍。與白熾燈和CFL 不同，LED燈不產生熱量，LED 燈具由4 個不同的元素組成：一是LED，LED 以指定的強度和色溫提供光。LED 接收的正向電流增加了光的強度。電流越大，損耗越大。LED 可以貢獻大約5%～10%的光損失。二是散熱器，散熱器為LED 提供熱管理。散熱器的有效性通過其保持LED 低溫的能力來衡量。LED 溫度越高，光損失越大。熱管理可導致大約10%～15%的光損失。三是光學元件，光學元件將光線直接照射到需要的地方。LED 燈具中的光學設計為工業應用提供高效和優化的光分布至關重要。光學可以造成大約10%到30%的光損失。驅動器用于LED 燈具供電，對LED 燈具的效率和壽命至關重要。驅動器將交流輸入轉換為直流，為LED 提供正向電流，并提供浪涌保護。LED 由半導體材料制成以形成PN 結。每當電流流過這些結時，其就會以光的形式釋放能量。光的波長以及光的顏色取決于材料的成分。LED 可以產生黃、紅、藍、綠和白光。出于照明目的，幾個白色LED 堆疊成簇，以產生應用所需的照明。根據應用的類型，LED 燈泡有不同的形狀、尺寸和樣式可供選擇。其中一些類型包括漫射燈泡、可調光球形LED 燈泡、軌道照明針腳型燈泡、泛光反射器旋入式底座燈泡、火焰尖端燭臺底座LED 和LED 管燈。

3.3 提升節能減排照明技術的設計水平和施工能力

高速公路行駛的環節中，應該結合行車安全有效地進行高速公路隧道照明工程的節能設計具有重要的意義。采用新型的照明技術，減少高速公路通行環節中因設備問題導致大量的能源消耗，推動照明技術本身的改革與發展。節能減排照明技術需要專業的施工隊伍應具備較高的素養，了解各項技術的應用方法，有效防止隧道照明系統出現施工問題，提升風險的防范能力，強化節能減排理念，才能使照明系統的節能減排功能得到充分的發揮。

3.4 強化隧道養護，實現全周期照明節能

結合隧道的長度和車流量等信息，對隧道進行充分的養護，完善隧道的養護標準，定期組織隧道的清洗，增加隧道的反射能力，定期清洗隧道的燈具，防止其有大量的灰塵，提升光照的透光效果。完善隧道預防性養護，及時的更換出現故障的照明設備，結合那些瀕臨生命周期的照明設備進行更換，防止燈具老化，進行全周期的照明節能維護。

3.5 引入專業照明評估，優化隧道照明調光和運營管理方案

高速公路隧道照明是按照隧道的工況和不利條件完成施工的，不分各類工況的隧道照明會導致能源消耗的增加，甚至會產生安全問題。因此，要本著因地制宜的原則，對隧道本身特征分析的基礎上及時完善調光，引入專業的評估機制，對隧道的類型進行評估，從而確保隧道內的亮度達標，結合交通流量的變化、洞外亮度的變化，及時地調整光照強度，對隧道的時序和動態調光實現節能較好的效果。結合隧道的入口段，過渡段的照明應該采用不同的亮度取值，如果接近路基兩側經常種植植物，那么隧道的墻面應該采用暗化處理，采用冷色調，提升坡面的綠化效果，新建的隧道應該采用新型的洞口，從而確保光線可以進入隧道中。

4 結語

如今，社會經濟實現了高速的發展，我國高速公路在通行的環節中大力采用節能減排照明技術，為了改變高速公路通行中的各類問題。本文分析了高速公路隧道照明新技術，照明技術在高速公路通行工作中發揮的作用非常大，今后應該將節能環保作為主要的導向，進一步研發照明節能技術，推動社會經濟的長遠發展。