西汉高速公路隧道照明系统评估研究[1]

　　前言

　　西安至汉中高速公路是陕西省“2367”高速公路网六条辐射线中的重要组成部分，也是国家高速公路“7918”网( 北) 京—昆( 明) 线( G5 ) 陕西境的重要一段。西汉高速公路是我国第一条穿越秦岭山脉的高速公路，实现了打通千年蜀道的梦想，是沟通中原、西北与西南实施西部大开发的黄金通道，在2008 年除雪保畅和抗震救灾过程中发挥了巨大作用，被誉为“入川第一路”、“救灾生命线”。西汉高速公路全线共设置隧道137 座( 单洞) ， 总计103458. 8 延米。目前，西汉高速公路隧道年运营电费高达数千万元，高电耗、高电费已成为高速公路运营管理公司的沉重负担。

　　受陕西省高速公路建设集团公司委托，招商局重庆交通科研设计院有限公司( 重庆公路工程检测中心) 承担了西汉高速公路隧道照明系统评估项目，立足于通过现场检测及数据分析，评估西汉高速公路隧道照明系统运营现状，并提出相应的科技手段在确保隧道运营安全、畅通的基础上实现照明节能效果最大化，以促进西汉高速公路运营管理事业又好又快发展。

　　1 西汉高速公路隧道照明系统运营现状

　　为全面、合理、高效地对西汉高速公路全线隧道照明系统现状进行检测和评估，根据竣工图纸及实地调研后，可将全线隧道照明系统设计方案按隧道规模、照明系统设置情况等分为五类，见表1 ～表5。目前，除秦岭隧道群、郭家山隧道、朱家垭隧道和良心隧道外，其余隧道白天照明控制方案为:将有应急照明一侧的加强照明和基本照明同时开启( 即全部照明灯具的1 /2)。

　　2 西汉高速公路隧道照明系统检测评估

　　根据资料调研、现场检测、数据分析及技术交流，目前西汉高速公路隧道照明系统主要存在以下九方面突出问题。

　　2. 1 隧道照明系统存在过度设置

　　以两涝隧道为例，根据隧道洞内亮度检测数据及理论分析，得出此类照明设计方案的洞内亮度参数对比分析结果，见表6。

　　由上述计算结果可以得出:

　　(1) 洞内亮度检测值与理论计算值相比，各照明段灯具在全开模式下的检测亮度值与理论计算亮度值相当，此类照明方案的实际照明效果合理、可行。

　　(2) 洞内亮度检测值与实际所需值相比，入口段、过渡段1 和过渡段2 的检测亮度值基本超过了实际所需亮度值的25% 以上( 如图2 所示) ，即目前的照明水平远高于实际所需照明水平，现有照明系统存在设置过度问题，具有较大节能空间。其主要原因在于设计时采用的洞外亮度值L20( S )(4500cd /m2 ) 远远超过实测值(3300cd /m2 )。中间段和出口段的检测亮度值则略低于实际所需亮度值，基本可满足隧道运营需求。

　　其他四类隧道照明照明设计方案也存在相似问题。

　　2. 2 中短隧道照明系统过于庞大

　　西汉高速公路全线短隧道数量比例约占隧道总数的79% ，经资料调研及实地调查，该路短隧道照明系统基本参照长隧道照明系统的设置规模进行设计，从而造成短隧道照明灯具基本为加强照明灯具，长度小于300m 的短隧道照明系统规模尤其庞大( 如图3所示)，不但灯具数量众多、电能浪费严重，而且未针对短隧道自身特点建立有效的照明控制模式，存在一定的运营安全隐患(如图4 所示)。　

　　2. 3 隧道照明系统控制方式落后

　　西汉高速公路中短隧道照明目前无法实现远程人工/ 自动控制，需要隧道运营管理人员在现场人工控制，由于中短隧道数量较多，管理所每天的照明控制工作量较大。一方面，造成不必要的能源浪费，另一方面，耗费较大的人力、物力去开关照明灯具，运营管理效率太低。

　　2. 4 隧道灯具受污染情况较严重

　　部分长大隧道出口段及靠近出口侧的基本照明存在亮度不足情况。除灯具自身质量和布置间距等因素外，其主要原因在于灯具受污染情况较严重，降低了灯具的利用率。以秦岭一号隧道( 上行线)中间段照明为例，在灯具功率(100W 高压钠灯)、布置间距( 单侧间距9. 0m) 相同条件下， 靠近入口端的基本照明亮度检测值为6. 29cd /m2 ，而靠近出口端的基本照明亮度检测值仅为2. 86cd /m2 ，二者相差54. 5%。根据现场调查，秦岭一号隧道( 上行线) 入口端空气质量较好，而出口端烟雾浓重，隧道灯具、路面、侧墙均受到严重污染，如图5 所示。

     秦岭、宁陕管理所每季度～ 半年对下辖路段隧道灯具清洗养护一次，此清洗养护频率基本可满足短隧道、下坡隧道的灯具养护要求; 但对长上坡长大隧道，由于西汉高速大型车比例较高( 约60% ) ，此清洗养护频率已根本不能保证受污染严重隧道的照明效果。

　　2. 5 隧道有源电光诱导标应用少

　　西汉高速公路仅有少数隧道设置了有源电光诱导标。由于大多数隧道为曲线隧道，在照明亮度不足或诱导性不佳的情况下，极易发生交通事故。此外，尤其应重视曲线隧道照明的视觉诱导问题: 开启隧道内单侧灯具时，弯道外侧照明比内侧有更好的视觉诱导性。西汉高速公路部分曲线隧道在进行照明控制时，就未考虑视觉诱导性问题，如图6 所示，图7 则为较好的照明视觉诱导实例。

　　2. 6 部分隧道灯具安装角度不佳

　　隧道照明灯具安装的角度直接影响到照明亮度水平和均匀度。西汉高速公路部分隧道灯具安装角度不合理， 光轴线过于集中在行车道一侧或路缘( 如图8 所示) ，从而降低了灯具利用率。在仅开启一侧照明灯具时，往往会出现左右两侧行车道路面亮度相差较大、路面总均匀度较差等问题。

　　2. 7 部分隧道照明存在安全隐患

　　由于西汉高速公路隧道照明系统规模存在过度设置问题，加之众多中短隧道未实现远程人工/ 自动控制，在实际运营中为节约电能、减少电费，绝大多数隧道白天照明控制方案为开启有应急照明一侧的加强照明和基本照明，而未针对隧道长度、线形等自身特点设计科学合理的照明控制方案，致使隧道照明亮度不能根据洞外亮度、交通量等条件进行有效调节，不但耗能严重，而且还存在亮度不足或眩光严重等安全隐患。