公路隧道低碳照明诱导技术研究.pdf

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1、论文THESIS公路隧道低碳照明诱导技术研究文／浙江省金华市公路管理局吕宁生李海光万毅红浙江省公路管理局周健公路隧道照明主要有两个作用：供有灯光机动车的驾乘人员在隧道里安全行驶、供无灯光的车辆以及行人通行。隧道通行有白天通行、夜间通行两种工况。本文针对现有隧道常规照明耗电巨大、隧道洞口内外光差悬殊影响行车安全的问题，研究开发了一种集成太阳能、智能控制LED电子标识发光、逆反射、蓄光自发光的低碳节能隧道照明诱导技术，在极低耗电情况下解决隧道内车辆及行人的正常通行和断电状态下应急逃生发光诱导问题。国内外研究背景公路隧道的耗电量主要在照明设施

2、方面。因此，隧道节能的重点在改进与优化照明设施，以及新能源技术的应用。新能源技术主要是光伏应用技术、风电应用技术和风光互补应用技术。采用上述的新型能源技术，安装费用较高。新设备新材料的应用，在当前公路隧道运营中主要有新型隧道照明灯具的使用、新型衬砌装饰材料和新型路面材料。目前，我国隧道常用灯具主要有高压钠灯、荧光灯、无极灯和LED灯等。智能控制LED照明灯具成为当前采用较多的技术，但依然存在高耗电的问题。蓄能型自发光材料是一类吸收了光能并可将光能储存起来，光激发停止后，再把储存的能量以光的形式慢慢释放出来，并可持续十几个小时的发光材料。

3、该技术已在浙江省金华地区多个隧道得到应用，效果较好。诱导反光材料主要有反光膜、反光突起路标、反光轮廓标识等。考虑到隧道内部的亮度及视觉环境对驾驶员的行车有很大影响，在隧道中合理设置反光材料结构，其定向反光为车辆提供照明诱导在国内已有应用。国际上，荷兰、德国、英国等的交通部门和科研机构，也在积极研发采用蓄能长余辉发光材料作为基础的自发光公路。低碳发光照明诱导技术浙江省金华市某农村公路隧道全长420m，隧道内路面宽9m，双向两车道。在该隧道开展反光与蓄光自发光隧匝专匾专区亟甄专区1＼T1＼T区巫亟叵堕匿国匝图1研究技术路线道照明技术的应用试

4、验，研究低碳发光照明诱导技术。研究技术路线见图1。光伏智能供电系统因隧道位置偏远，敷设市电专线成本巨大。综合考虑后，采用离网太阳能供电系统供电。太阳能供电系统包括太阳能组件、PWM充放电控制器、蓄电池组、超级电容、电池地埋箱、室外配电箱及光伏专用线材缆等。采用了定向反光环和LED自发光诱导系统，平均每天每公里隧道运行能耗约500W。根据LED诱导系统及补光灯功率需求，太阳能组件采用8块单晶硅高效电池片，尺寸2mX1m，单板额定功率250W，安装于隧道洞口，平均每天输出电能约8000w：电池组采用4节12V200AH铅酸电池组，同时增加超

5、级电容作为储能辅助部件，用于低照度情况下捕获微电流，可保证连续阴雨天气情况下至少7天的设备供电；定制的PWM充放电控制器输出直流24V电源，直接X,-jLED诱导控制器进行供电，消除逆变升压、适配降压过程中的电能损耗，同时具有过压、欠压保护功能，减少过度充放电对电池组的损害，延长电池使用寿命。太阳能智能控制器，基准工作电压为DC24V，采用ARM微处理器控制，可以智能诊测太阳能组件输出电压、蓄电池组储能情况、外部负载能耗需求等信息，优先使用光伏能量直接供给负载使用，多余的光伏能量则储存到铅酸蓄电池储能单元中(若储能单元已存满电则抛弃多余

6、光112ChinaHighwayTHESIS论文伏能量)；当光伏能量不足以提供负载所需能量时，则储能单元放电以支持负载需求。反光与蓄光自发光隧道照明结构装置公路隧道中的反光与蓄光自发光隧道照明结构装置，在隧道侧壁或拱顶，采用带有激发功能的蓄光自发光材料进行辅助照明。另外，在隧道纵向增设采用高反射率的发光材料或蓄光自发光材料，还能起到反射增光的作用，改善隧道照明环境。在汽车灯光的照射或光伏激发的作用下，蓄光自发光材料能把某些不可见光存储起来，在停止光照射情况下，再缓慢地释放长余辉发光，持续时间长达12小时以上，从而保证在意外情况下安全逃生

7、。反光与蓄光自发光隧道照明技术，充分利用人眼的中间视觉对反光材料特殊反射光谱的敏感性，缩短对小目标识别的反应时间，从而减少对环境亮度的需求，实现“安全与节能”的有效结合，降低投资和运营成本。反光蓄光材料与光源照明有机结合的节能照明系统，既能改善隧道内光环境，提高行车安全性和舒适性，也能在满足行车安全的前提下反射增光从而减少隧道灯具照明以达到节能的效果，并保证无灯光出行人员在隧道内通行。同时，蓄光材料独特的蓄光、余辉发光作用，实现了隧道应急照明对电力需求的零依赖，提高了隧道灾害断电条件下洞内人员的安全逃生与救援能力。结构方案在隧道洞口及侧

8、壁设置蓄能蓄光自发光照明诱导装置(灯具)；隧道内壁设环状光环由反光层与蓄光自发光层分区域组合；在隧道路面左、中、右，分别设置和阴暗中部满铺设置两种方式；单向通行隧道可考虑平板柔光辅助增亮等方式。具体的组合方