科技成果——公路隧道节能照明技术
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公路隧道工程中LED照明节能技术的应用研究摘要:在公路隧道中,LED照明技术相较于传统照明技术具有很多技术优势,针对性提出LED照明技术在公路隧道应用中存在的主要问题,并深入研究分析了LED照明技术在公路隧道中的应用进展。
关键词:LED照明技术;公路隧道;应用研究;智能化控制引言随着我国的基础设施建设的快速发展,国内公路隧道在建和建成里程数也在飞速增长。
当前国内多数公路隧道的照明设施为高压钠灯等传统灯光系统,该类灯光系统普遍存在寿命低、耗电量高等问题,增加了不必要的政府公共设施支出,提高了公路隧道的运营成本,降低了经济效益。
因此,低能耗成为了选择公路隧道照明系统的关键因素,而LED照明技术相对于传统灯光系统可以有效地减少能源浪费,同时LED照明还具有寿命长、颜色可调、便于智能控制等众多优势,特别适合作为公路隧道的照明系统。
1、LED照明技术在公路隧道的应用优势1.1 LED照明的性能优势LED灯具存在以下优势:①LED灯具具备明显经济优势。
LED灯具凭借其更高的能量转化率,可以在同样亮度的情况下消耗更低的电能。
同时LED灯具后期维护成本明显低于高压钠灯,LED灯具更高的使用寿命也带来了一定的经济优势。
②LED灯具性能更可靠。
LED灯结构稳固,抗振动和磕碰能力较好,同时具有良好的密封性和耐潮湿性。
另外,LED灯具使用安全低压,工作过程发热更小。
1.2 LED照明智能化控制系统的优势相对于高压钠灯等传统照明系统,LED照明智能化控制系统有明显优势。
通过使用该系统可有效降低人力运维成本,避免人为失误,使灯光系统更精准、高效。
传统灯具的系统控制方式主要是在施工区域内调整灯具的功率和安装距离,并配合人为控制电路通断。
该控制方式不仅对专业技术人员依赖程度较高,同时传统灯具无法依据周围环境变化来主动改变光照亮度,导致浪费过多能源。
而LED照明智能化控制系统则可以凭借其系统内的多种传感器和控制器,针对不同的环境自动调节光线强度,使公路隧道内的光照条件达到最佳,高效精准控制光照强度,在降低能耗的同时增强了道路的安全性。
高速公路隧道照明节能技术在实践中的应用摘要: 高速公路隧道照明是交通节能研究的一项重点,既安全又经济节能的照明技术和节能方案是研究的重点目标和发展方向,本文通过回顾和总结高速公路隧道照明节能技术的应用实践,为隧道照明节能技术研究提供参考和经验借鉴。
关键词: 高速公路隧道照明设计参数节能措施控制措施管理措施目前,陕西省高速公路总里程已突破了3000公里,到2015年高速公路总里程将达到4100公里。
陕西多山,随着陕西省高速公路隧道照明的费用逐年增加,目前,陕西省的高速公路隧道约占总通车里程的2%,2008年我省高速公路隧道照明费用为4500万元,当我省高速公路里程达到4100公里时,隧道的照明费用预计将到达2亿元,隧道照明的运营成本将成为一个不容轻视的问题。
如何在保证行车安全的前提下,尽可能地节约照明费用,是高速公路建设和运营中必须解决的问题之一。
陕西省交通厅和陕西省交通建设集团及陕西省高速集团对隧道照明的节能和行车安全历来非常重视,从2004年起,陕西省交通厅对隧道照明节能进行了应用研究,开展了多项的课题研究和项目攻关,并将研究的结果在随后的全省高速公路的建设中推广应用,有效地将科研成果迅速转换为生产力。
本文对高速公路的隧道照明节能技术应用做进一步研究提供参考和经验借鉴。
一、设计参数的节能调整设计是工程的根本,准确合理地采用设计参数,能避免较大的能源浪费,是非常有效的节能途径之一。
我省高速公路建设起步较晚,隧道照明节能设计中的措施与高速公路的飞速发展极不适应,大多数的隧道照明设计都存在过度设计问题,设计出的隧道照明系统设计值偏大、保守,对此,我们从设计上就着手考虑合理的节能。
1. 选取合适的洞口亮度一公里的隧道,其加强照明的总功率,约占整个隧道照明功率的70%,而加强照明设计取决于洞外亮度l20(s),因此洞外亮度l20(s)是隧道照明系统的设计基准之一,洞外亮度l20(s) 的正确设定,对工程投资和运营电费都有极大的影响。
高速公路隧道节能照明技术的应用刘江【摘要】在山区交通建设过程中,隧道是一个重要的组成部分。
在隧道照明问题上节能技术的应用对降低隧道运营成本起到十分重要的作用,本文根据高速公路隧道区段的划分和照明标准的制定,对隧道中节能灯具的选择进行阐述,通过对隧道中光线、视觉等因素进行说明,并从经济效益的角度出发,在降低运营成本,减少能耗等方面提出一些建议。
%in the process of traffic construction in mountainous areas, the tunnel is an important part of. In the tunnel lighting problem on the application of energy saving technology is very important to reduce the cost of tunnel operation plays a role, this paper formulated according to the divided highway tunnel section and lighting standards, the energy-saving lamps in tunnel are expatiated, and through the description of the tunnel of light, vision and other factors, and from the point of economic benefit. Point of view, to reduce the operation cost, and puts forward some suggestions to reduce energy consumption.【期刊名称】《交通节能与环保》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P53-56)【关键词】LED;光感差;智能;节能【作者】刘江【作者单位】中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉 430052【正文语种】中文【中图分类】U453.7隧道中的照明节能设计在很大程度上影响着驾驶人的视觉性和安全性,并且能够为驾驶人提供一个快捷舒适的驾驶环境,在照明过程中能够为线路提供一个良好的连续性和保持一定速度,同时在道路设计中还要结合驾驶的安全性和舒适性来综合考虑,隧道中的照明设计在交通量和线形问题上必须保持一致。
科技成果——公路隧道节能照明技术成果简介
采用LED灯、氙气灯代替原高压钠灯用于公路照明,辅以智能化可调光电子镇流器和智慧控制系统,可以根据需要调整光源亮度,有效减少公路照明能耗。
LED隧道灯具有功耗低、寿命长、发光效率高、启动时间短、显色指数高等优点;有源滤波技术采用适时主动抵消滤波的方式,具有及时、高效、无谐振危害的特点,车辆感应照明控制采用车辆检测与照明控制联动控制技术,减少隧道照明系统的无效耗能,在交通量较小的隧道照明系统中应用具有明显的节能效果。
氙气灯的光谱最为接近日光光谱,是目前显色性最好的电光源;光色丰富,符合人眼视觉感受,不容易导致人眼视距疲劳;相比于高压钠灯,节能率可以达到65%以上。
适用范围
适合在隧道照明及公路照明工程上推广应用
关键技术
LED隧道灯节能照明:
LED光源显色指数相对较高,在替换高压钠灯等显色指数较低的光源时,从视觉效果上,较低照明水平即可达到原有照明效果,因此在保证隧道交通安全的前提下可适当降低LED隧道照明系统功率,辅以供配电系统有源滤波技术及车辆感应照明智慧控制系统,节能效果更为显著。
(1)供配电系统有源滤波技术
对于LED隧道照明系统,需要采用较高效率的驱动电源,而驱动电源通常为AC-DC变换电路,属于非线性负荷,非线性负荷将导致电网电流不随电压同步变化的特性,使得流过电网的电流是非正弦波形的,这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成,即产生了谐波,使电网电压失真,同时消耗电网上额外的电能。
本项目采用的有源滤波技术是将源滤波装置APF(Active Power Filter)并联接入系统,通过实时检测负载电流波形,得到需要补偿的谐波电流成分,并将其反向,通过控制IGBT的触发,将反向电流注入供电系统,实现滤除(抵消)谐波功能。
另外,还可提供超前或滞后的无功电流,用于改善电网功率因数、实现动态无功补偿。
图1 APF工作原理图
(2)车辆感应照明控制系统节能原理
设置在隧道进口前方200m处的车辆检测器检测到有车辆即将进入隧道,PLC控制系统将开启按照当时天气状况所需的照明回路;当检测到车辆驶出隧道区域,隧道内暂时没有车辆时,可延时关闭照明系统;这样可避免在隧道内无车辆时的照明系统电能消耗,如图2所
示。
图2 车辆感应照明控制系统节能原理图
氙气灯公路节能照明:
氙气灯是在抗紫外线水晶石英玻璃管内,以多种化学气体充填,其中大部分为氙气(Xenon)与碘化物等,然后再透过增压器(Ballast)及高压震幅激发石英管内的氙气电子游离,在两电极之间产生光源,这就是所谓的气体放电。
而由氙气所产生的白色超强电弧光,可提高光线色温值,类似白昼的太阳光芒。
在应用氙气灯进行公路照明时,还可配合采用智能化可调光电子镇流器和智慧控制系统,实现最大限度的节能减排效果。
(1)智慧控制系统
路灯智慧照明管理系统实行三级管控,分别为终端控制层、集中控制层和监控中心组成。
集中控制层通过集中控制器实现,终端控制层功能通过单灯控制器实现。
系统组网方案如图3所示。
控制节点1至N通过ZigBee网络协议实现了路灯通信的网络结构,每个网关节点作为该条道路的主控节点。
集中控制器采用GPRS
通信技术,可以将路灯的状态信息发送到中心服务器,并存入数据库中。
监控中心通过对服务器的数据库进行操作就可以实现对路灯状态的监测和控制。
图3 路灯智慧照明组网示意图
(2)控制方案设计
机动车道:采用氙气灯光源配合可调电子整流器实施改造,调光方案为:开灯到0.5小时,65%功率输出;0.5小时到4.5小时,100%整流器输出;4.5小时到关灯:65%功率输出。
通过氙气灯及智慧控制系统的综合应用,在满足道路照明标准值前提下整个项目改造后可实现综合节电率60%以上。
典型案例
一、LED隧道灯节能照明
(1)应用单位
云南省公路开发投资有限责任公司
(2)应用情况
项目应用LED隧道灯858盏共51.64kW,包括40W灯具556套,60W灯具98套,80W灯具84套,140W灯具120套,共投资233.87万元,年运营成本23.74万元。
项目改造前应用高压钠灯年用电量为875036kWh,全部更换为LED隧道灯后,年用电量为323594kWh。
(3)效益分析
全部更换为LED隧道灯后,年节电量551442kWh,折合标准煤182tce,减少CO2排放454t。
按电价0.6元/kWh计算,每年可获得经济效益为33万元。
二、氙气灯公路节能照明
(1)应用单位
嘉善县善江公路项目有限责任公司。
(2)应用情况
据测算,相比高压钠灯,使用氙气灯开展节能照明改造工程,每瓦成本增加1元。
项目改造前使用高压钠灯共计749盏,其中250W 灯具531盏,150W灯具218盏,年用电量为664282kWh。
采用氙气灯代替高压钠灯,用140W氙气灯代替原有250W高压钠灯531盏,用55W氙气灯代替原有150W高压钠灯218盏,共计采用氙气灯749盏86.33kW,投资77.70万元。
年用电量为346615kWh。
(3)效益分析
节能照明工程改造前后,年节电量为317667kWh,折合标准煤105tce,减少CO2排放262t。
按电价0.6元/kWh计算,每年可获得经
济效益为19万元。
推广前景
当前市场上LED隧道灯及氙气灯产品质量水平差异较大,建议应用企业根据自身应用需求,科学选择高性能、高质量的照明灯具。