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1、論文THESIS公路隧道低碳照明誘導(dǎo)技術(shù)研究文／浙江省金華市公路管理局呂寧生李海光萬毅紅浙江省公路管理局周健公路隧道照明主要有兩個作用：供有燈光機(jī)動車的駕乘人員在隧道里安全行駛、供無燈光的車輛以及行人通行。隧道通行有白天通行、夜間通行兩種工況。本文針對現(xiàn)有隧道常規(guī)照明耗電巨大、隧道洞口內(nèi)外光差懸殊影響行車安全的問題，研究開發(fā)了一種集成太陽能、智能控制LED電子標(biāo)識發(fā)光、逆反射、蓄光自發(fā)光的低碳節(jié)能隧道照明誘導(dǎo)技術(shù)，在極低耗電情況下解決隧道內(nèi)車輛及行人的正常通行和斷電狀態(tài)下應(yīng)急逃生發(fā)光誘導(dǎo)問題。國內(nèi)外研究背景公路隧道的耗電量主要在照明設(shè)施
2、方面。因此，隧道節(jié)能的重點(diǎn)在改進(jìn)與優(yōu)化照明設(shè)施，以及新能源技術(shù)的應(yīng)用。新能源技術(shù)主要是光伏應(yīng)用技術(shù)、風(fēng)電應(yīng)用技術(shù)和風(fēng)光互補(bǔ)應(yīng)用技術(shù)。采用上述的新型能源技術(shù)，安裝費(fèi)用較高。新設(shè)備新材料的應(yīng)用，在當(dāng)前公路隧道運(yùn)營中主要有新型隧道照明燈具的使用、新型襯砌裝飾材料和新型路面材料。目前，我國隧道常用燈具主要有高壓鈉燈、熒光燈、無極燈和LED燈等。智能控制LED照明燈具成為當(dāng)前采用較多的技術(shù)，但依然存在高耗電的問題。蓄能型自發(fā)光材料是一類吸收了光能并可將光能儲存起來，光激發(fā)停止后，再把儲存的能量以光的形式慢慢釋放出來，并可持續(xù)十幾個小時的發(fā)光材料。
3、該技術(shù)已在浙江省金華地區(qū)多個隧道得到應(yīng)用，效果較好。誘導(dǎo)反光材料主要有反光膜、反光突起路標(biāo)、反光輪廓標(biāo)識等?？紤]到隧道內(nèi)部的亮度及視覺環(huán)境對駕駛員的行車有很大影響，在隧道中合理設(shè)置反光材料結(jié)構(gòu)，其定向反光為車輛提供照明誘導(dǎo)在國內(nèi)已有應(yīng)用。國際上，荷蘭、德國、英國等的交通部門和科研機(jī)構(gòu)，也在積極研發(fā)采用蓄能長余輝發(fā)光材料作為基礎(chǔ)的自發(fā)光公路。低碳發(fā)光照明誘導(dǎo)技術(shù)浙江省金華市某農(nóng)村公路隧道全長420m，隧道內(nèi)路面寬9m，雙向兩車道。在該隧道開展反光與蓄光自發(fā)光隧匝專匾專區(qū)亟甄專區(qū)1＼T1＼T區(qū)巫亟叵墮匿國匝圖1研究技術(shù)路線道照明技術(shù)的應(yīng)用試
4、驗(yàn)，研究低碳發(fā)光照明誘導(dǎo)技術(shù)。研究技術(shù)路線見圖1。光伏智能供電系統(tǒng)因隧道位置偏遠(yuǎn)，敷設(shè)市電專線成本巨大。綜合考慮后，采用離網(wǎng)太陽能供電系統(tǒng)供電。太陽能供電系統(tǒng)包括太陽能組件、PWM充放電控制器、蓄電池組、超級電容、電池地埋箱、室外配電箱及光伏專用線材纜等。采用了定向反光環(huán)和LED自發(fā)光誘導(dǎo)系統(tǒng)，平均每天每公里隧道運(yùn)行能耗約500W。根據(jù)LED誘導(dǎo)系統(tǒng)及補(bǔ)光燈功率需求，太陽能組件采用8塊單晶硅高效電池片，尺寸2mX1m，單板額定功率250W，安裝于隧道洞口，平均每天輸出電能約8000w：電池組采用4節(jié)12V200AH鉛酸電池組，同時增加超
5、級電容作為儲能輔助部件，用于低照度情況下捕獲微電流，可保證連續(xù)陰雨天氣情況下至少7天的設(shè)備供電；定制的PWM充放電控制器輸出直流24V電源，直接X,-jLED誘導(dǎo)控制器進(jìn)行供電，消除逆變升壓、適配降壓過程中的電能損耗，同時具有過壓、欠壓保護(hù)功能，減少過度充放電對電池組的損害，延長電池使用壽命。太陽能智能控制器，基準(zhǔn)工作電壓為DC24V，采用ARM微處理器控制，可以智能診測太陽能組件輸出電壓、蓄電池組儲能情況、外部負(fù)載能耗需求等信息，優(yōu)先使用光伏能量直接供給負(fù)載使用，多余的光伏能量則儲存到鉛酸蓄電池儲能單元中(若儲能單元已存滿電則拋棄多余
6、光112ChinaHighwayTHESIS論文伏能量)；當(dāng)光伏能量不足以提供負(fù)載所需能量時，則儲能單元放電以支持負(fù)載需求。反光與蓄光自發(fā)光隧道照明結(jié)構(gòu)裝置公路隧道中的反光與蓄光自發(fā)光隧道照明結(jié)構(gòu)裝置，在隧道側(cè)壁或拱頂，采用帶有激發(fā)功能的蓄光自發(fā)光材料進(jìn)行輔助照明。另外，在隧道縱向增設(shè)采用高反射率的發(fā)光材料或蓄光自發(fā)光材料，還能起到反射增光的作用，改善隧道照明環(huán)境。在汽車燈光的照射或光伏激發(fā)的作用下，蓄光自發(fā)光材料能把某些不可見光存儲起來，在停止光照射情況下，再緩慢地釋放長余輝發(fā)光，持續(xù)時間長達(dá)12小時以上，從而保證在意外情況下安全逃生
7、。反光與蓄光自發(fā)光隧道照明技術(shù)，充分利用人眼的中間視覺對反光材料特殊反射光譜的敏感性，縮短對小目標(biāo)識別的反應(yīng)時間，從而減少對環(huán)境亮度的需求，實(shí)現(xiàn)“安全與節(jié)能”的有效結(jié)合，降低投資和運(yùn)營成本。反光蓄光材料與光源照明有機(jī)結(jié)合的節(jié)能照明系統(tǒng)，既能改善隧道內(nèi)光環(huán)境，提高行車安全性和舒適性，也能在滿足行車安全的前提下反射增光從而減少隧道燈具照明以達(dá)到節(jié)能的效果，并保證無燈光出行人員在隧道內(nèi)通行。同時，蓄光材料獨(dú)特的蓄光、余輝發(fā)光作用，實(shí)現(xiàn)了隧道應(yīng)急照明對電力需求的零依賴，提高了隧道災(zāi)害斷電條件下洞內(nèi)人員的安全逃生與救援能力。結(jié)構(gòu)方案在隧道洞口及側(cè)
8、壁設(shè)置蓄能蓄光自發(fā)光照明誘導(dǎo)裝置(燈具)；隧道內(nèi)壁設(shè)環(huán)狀光環(huán)由反光層與蓄光自發(fā)光層分區(qū)域組合；在隧道路面左、中、右，分別設(shè)置和陰暗中部滿鋪設(shè)置兩種方式；單向通行隧道可考慮平板柔光輔助增亮等方式。具體的組合方
