公路照明技術條件
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公路照明技術條件范文第1篇
關鍵詞:隧道 照明 施工
隨著時代的進步，科技的發展，我國在隧道照明設施的建設方面也投入了大量的人力物力進行改進。為了提高隧道照明的施工質量，設計人員在設計階 段需要提前對施工場地的環境進行勘測，爭取將施工的細節和需要都照顧到，提出最合適的設計方案。但同時，由于我國的施工條件和技術的限制，還存在著一些不 足。
1.1 入口段照明設計
人眼對光線的明顯變化需要一定的適應時間。如果隧道內外的光照度差異過大，容易造成駕駛員在進入隧道后產生短暫的“失明”不能夠對隧道內的情 況進行反應，造成事故。因此，公路隧道的入口段照明設計非常重要。假設該公路隧道為南北走向，隧道的限定車速為60km/h。則《公路隧道通風照明設計規 范》洞外亮度選擇4000cd/m2，按照瀝青道路來進行設計，則應為88 cd/m2。
1.2 過渡段照明設計
這一段路程的照明應該是漸變的，從入口段的較強照明逐漸下降到與基本段的強度類似。因為人眼對光照的適應度限制，亮度變比應小于1∶3。過渡 段應該以基本段照明強度三倍為結束。過渡段的照明與基本段照明的銜接不應差距太大。這樣容易造成人眼對亮度變化的不適應。因此將過渡段照明分成三段，具體 的設計應根據《公路隧道通風照明設計規范》來進行計算。
1.3 基本段照明設計
基本段作為整個公路隧道中最長的部分，也是過渡段和出口段之間的銜接部分。基本段的照明設計應該根據公路隧道的實際情況來進行設計。主要取決因素為該隧道的限定車速以及隧道及周邊路段的交通情況。可根據《公路隧道通風照明設計規范》來進行計算。
1.4 出口段照明設計
出口段的情況跟入口段相似。為了不造成大的亮度差異，減少駕駛員對光照的適應時間，出口段的照明設計也應該根據隧道外部的光照亮度來決定。一 般情況下，隧道內部的亮度不及外部的亮度，因此人眼需要從黑暗到光明的適應時間。照明的作用是減小隧道亮度與洞外亮度的比對，否則駕駛員在由于受到突變的 光線影響，視覺受到影響眼睛產生眩光。出口段一般設置為60m，將亮度設置為基本段的五倍。
2 施工工藝改進
2.1 存在問題
(1)我國的大多數公路隧道照明設計燈具都為三排或四排。這樣的設置在燈具方面的投入過高。
(2)很多公路隧道的施工都沒有嚴格按照《公路隧道通風照明設計規范》來進行施工。例如，規范中規定在100m以上的隧道都需要進行照明的布置。但在實際的情況中往往不是這樣，甚至一些500m～600m的隧道都沒有進行照明的布置。
(3)在我國投入運營的隧道中，燈具普遍沒有按照設計全部開啟。大部分公路隧道只是開啟了一部分，有的甚至不開啟照明。
(4)在規范中，照明控制應根據季節和光照等六種情況進行控制，但實際的操作中很少能夠達到。
2.2 產生原因
(1)基礎研究方面不足。隧道內照明的設計的主要參照數據是隧道外的基礎亮度。正確的測試出隧道外的照明亮度，是設計隧道照明的基礎。通常需 要根據季節、天氣、時間等不同的因素分別測試隧道外的基礎亮度，這樣得到的數據才更準確。而且在土建結束后，也需要再進行基礎亮度的實測，并且根據實測得 到的數據進行修正。但是實際上，由于成本和施工條件等多種原因，大多數隧道的基礎亮度設計都沒有進行完整的測試，因此基礎亮度的數據不夠準確，影響設計的 效果。
(2)沒有嚴格按照規范執行。在規范中規定的洞口減光措施，例如在兩側植樹，洞門冷色等。但實際上，很多的隧道只是采取了一定的綠化設計，對洞外的基礎亮度沒有實質的影響。
(3)規范造成的誤差。規范還有一些值得討論的地方。例如對車速的限制，隧道設計的車速與實際的車速不同，通常隧道設計的車速較實際的車速小，影響對設計的數據處理。并且沒有對見光措施的對應折減系數也沒有進行說明。在出口棧道線形的影響也沒有說明，都有待研究。
2.3 改進措施
理論上。
(1)嚴格按照規范要求，在不同時段、天氣、季節對隧道外環境的基礎亮度進行實測，并研究各種減光措施的實際效果。所得到的數據在規范中進行完善。
(2)在實際的隧道照明設計中，針對特長的隧道進行專門的基礎亮度實測。實測的內容應包含了不同時段、天氣、季節等因素的影響。
(3)對駕駛員在視覺的特性在氣候、車速等多種情況下的影響。并針對駕駛員對光線突變適應的時間和強度變化接受程度，并將研究結果運用到公路隧道照明路段的設計中，并根據結果對照明的標準進行適當的修改。
(4)針對現有的寬光帶、逆光照明技術的運用，研究隧道電力照明的效果和影響。特別是在單向公路隧道中，燈具的角度與隧道情況，路面的情況， 交通標志的反光等多種因素的影響。并根據這些關系對燈具的設置進行最細致的研究設計。爭取讓隧道內的燈具布置與隧道內的各項設施完美配合。
技術上。
(1)在隧道的電力照明設計中充分利用減光措施。例如在洞口設置的棚洞、洞門設計等。
(2)在隧道內合理設置交通誘導標志。特別是LED的反光和發光標志。這些對于隧道內的設置相配合，能夠讓駕駛員的行駛更加安全。
(3)根據規范中提出的照明控制情況進行照明控制。特別是季節、天氣、時段等六種照明方案進行嚴格的照明控制，保證隧道內照明的效果，讓電力照明的作用充分顯示出來。
(4)對于特長和長大的公路隧道照明標準，應該根據我國的實際情況進行適當修改。在無監控的長、中場隧道，可以按實際情況，進行逐漸過渡，關閉中間段照明。對于達到條件的中、短公路隧道的夜間照明，可以進行關閉。條件以交通誘導標志的設置情況為標準。
(5)在隧道電力照明中進行節能設計，采用新能源。
(6)燈具的選取應以節能高效為標準。
3 結語
我國隧道電力照明施工工藝還有很多方面需要進行改進。我國的公路隧道多，超過百分之九十的隧道都有照明設置，因此，每年花在隧道照明方面的費 用都很巨大。深入地對隧道照明進行研究，改進隧道電力照明施工工藝，對于降低生產、運行成本，提高隧道的運行質量，都有很大的意義和作用。
參考文獻
[1] 賈永發.對隧道電力照明施工工藝改進的探索[J].西鐵科技，2003.
公路照明技術條件范文第2篇
【關鍵詞】隧道照明；LED照明燈；節能；公路隧道
0.前言
高速公路結構中公路隧道也屬于整個公路結構的重要構成，其與普通路段相比施工過程相對比較復雜。例如公路隧道中空氣環境以及亮度等都非常差，隧道空間寬度、高度等非常有限，因此沒有多余的空間進行擴展。所以為了車輛行駛安全，在公路隧道中提供足夠的亮度非常必要。除此之外，因為隧道內部需要安裝大量照明設備，耗電量非常多。近年來，國內大部分公路隧道中照明燈均是采用高壓鈉燈，所需照明費用非常巨大[1]。因此，探討采用何種方法幫助減少照明費用是同行企業都非常關注的問題之一。
1.分析LED隧道照明燈具備特征
（1）使用時間較長：與高壓鈉燈使用壽命相比，LED照明燈使用時間比較長。
（2）發光效率較好：普通鈉燈光效只達到40～50lm/w，而LED照明燈具有的光效通常情況下可以達到70～80lm/w。
（3）具有的顯色性比較高：如果顯色指數（Ra數值）越高，在亮度一樣的環境下，人們的視力會更清楚看到視線范圍中的物體。普通高壓鈉燈具有的顯色指數值僅為23，明顯低于LED照明燈所具有的顯色指數（Ra=80）。
（4）LED照明燈色溫較低：普通高壓鈉燈具有的色溫值大約為2000k，但是LED照明燈可以達到5000～8000k。
（5）具有良好的環保效果：普通高壓鈉燈光源中攜帶有金屬鈉、汞元素，其屬于有害元素，并且使用時間較短與LED照明燈，廢品處理過程中會對環境造成嚴重污染。LED照明燈不含有鈉、汞等有害元素，因此對環境造成污染程度小。
（6）價格費用比較貴：因為LED照明燈屬于新型照明設備，燈具價格是高壓鈉燈價格的3.5倍左右，燈具價格比較貴。
2.LED隧道燈在公路隧道照明工作中所具備的優勢特點
近年來，我國高速公路得到較快發展，公路隧道也隨之增多，使隧道照明費用也不斷增多，給企業帶來了一定壓力。目前，隨著LED照明燈的采用，在隧道照明工作中凸顯了其優勢作用，能幫助高速公路運營企業減少照明費用。LED照明燈所起到的照明優勢與其具備的特點有著非常密切的關系，正是這些特點使其在使用中發揮著獨特的優勢。（1）因為LED燈具光效比較高，通過相關計算可以了解到：相同亮度條件下，LED燈照明使用電量以及功率僅是普通高壓鈉燈的59%左右[2]。如果是耗電量非常多的隧道，采用LED燈能幫幫助減少耗電量，節約電能的優勢非常明顯。（2）其持續使用時間非常長，普通高壓鈉燈使用壽命長短僅有幾千個小時，LED等卻可以達到上萬個小時的使用時間，是鈉燈使用壽命的一倍。另一方面，LED燈光衰與高壓鈉燈相比也比較小，在長時間使用過程中燈具更換次數明顯少于高壓鈉燈，所需維護成本也比較少。（3）采用LED燈能起到保護環境的作用，其不含有金屬汞、鈉等有害元素，在后續廢品處理過程中不會對環境造成太大影響。加上LED隧道照明燈使用壽命長、更換次數低，在很大程度上幫助企業節省了一筆可觀的費用。
3.LED應用在公路隧道的具體實施措施
3.1根據不同隧道照明級別做好各隧道地段的照明亮度的確定工作
不同公路隧道級別不同，其所需照明亮度要求也有所不同。因此在安裝照明設備時應根據燈具照明原理以及特征，對公路隧道不同路段亮度要求以及照明分布情況進行精確計算，然后做出正確分析。可以采用測試方法，幫助驗證計算所得結果，然后對設計方案進行優化。
3.2按照亮度需要進行選擇類型LED照明等以及其他相關設備
（1）LED隧道照明燈是采用光學透鏡這一原理來進行配光工作，經過建模以及修模方式幫助獲得精確的配光圖。這種方法在配光過程中擁有分配自由度比較大，從而可以幫助提高光效，還能達到均勻分布照度的目的。
（2）LED照明燈結構中采用LED，其處于高溫環境中性能會急劇下降，嚴重者會對燈具造成破壞。因此，解決散熱工作是確保LED照明能繼續發揮作用的關鍵環節。在實際工作中，可以根據隧道通風情況，選擇通道式散熱設備。該散熱器選用的是小型通透設備，對于照明單元結構的散熱情況比較有利。因為其能在熱量達到照明燈具前，熱量就可以通過小散熱器發散出去。另外，由光源單元組合而成的燈具設備也攜帶有通透工作的結構，使散熱效果顯著增大，不僅解決了大功率LED工作過程中的散熱難題，還幫助減輕了燈具重量。
（3）為了方便公路隧道的日常維護工作，可對直流穩壓電源作進一步可維護性以及可靠性設計。例如，開關電源結構可以選擇隔離分體類型的電源設計，其具有散熱功能好，性能比較可靠穩定。更換電源非常方便，方柏霓了現場維護工作，還能起到幫助維修工作人員以及燈體結構的安全。
（4）根據隧道車輛通行量、隧道外亮度情況來開發滿足不同隧道路段的LED隧道燈智能控制系統，這種方法也能獲得節省電量的目的[3]。設計供電線路時要確保每盞照明燈都可實現獨立開啟和關閉操作。因為車流量以及亮度需求控制為企業智能控制系統提供了一定的物理條件，從而實現了LED照明燈自動調節亮度，幫助減少了耗電量。
3.3做好照明燈適應安全檢測工作以及日常檢查工作
（1）為了保證所用的燈具起到節能效果，需要對燈具進行嚴格測試。因為LED燈屬于新型照明設備，目前還沒有統一的標準規范對燈具質量進行約束，因此不同企業生產的燈具性能指標也存在差異。因此公路建設以及運營企業都要嚴格根據相關設計文件來選取隧道照明燈具，然后對燈具光效、光衰情況以及配光性能等性能進行精確測試，從而選擇節能、可靠的照明燈具。
（2）對照明燈具定期進行監測維護，確保照明燈具擁有良好的工作條件。隧道結構中油漬物質、粉塵物質等較多、環境差，這些都會對照明燈具的光效以及散熱作用產生不良影響。因此，運行企業需要定期檢測隧道路面的照明程度，若出現異常情況應立即尋找問題所在，確保隧道照明正常，不影響車輛通行。
4.分析LED照明燈在使用過程中存在的一些問題
該類燈具從研發工作到投入使用，這一過程中也出現了一些問題。LED隧道照明燈其設計工作的重點是要掌握隧道照明需求，其需要符合隧道結構中的不同路段照明要求、隧道環境情況以及車輛行駛舒適度需求等條件。但是LED照明燈研發技術還沒得到完善、成熟，因此照明燈在使用過程中還是存在某些不足，表現為：①存在某些LED產品，其光衰減比較嚴重，無法滿足墻面照度相關需求；②有些產品在設計過程中沒能根據隧道工程特點、照明路段劃分等，造成配光效果不佳；③一些產品存在效率差、監測和控制工作不易開展等問題，在實際中電源使用壽命較短，沒有達到最長使用壽命要求；且無法完成照度監測工作，無法實現自動調節光照亮度；④燈具標準化：不同企業生產的產品規格都存在差異，沒有一個統的標準規范。
5.結束語
綜上所述，LED隧道照明燈因為具有使用壽命長、對環境污染小、光效高、光衰小等特點，在隧道照明工作中能幫助降低照明費用，安全可靠。隨著高速公路的不斷發展，公路隧道結構也隨之增多，運行企業需要花費大量資金確保隧道照明工作。而采用LED照明燈具可以實現節約電能，幫助企業減少了費用成本，同時提高了隧道照明質量。
【參考文獻】
[1]陳梅，林華彬，侯峰.探討LED隧道燈在高速公路隧道中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2012（07）：340-342.
公路照明技術條件范文第3篇
[關鍵詞]PLC技術 高速公路隧道 監控系統 應用
中圖分類號：TP39.03 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）20-0334-01
1 引言
道路交通逐漸發展隧道是道路交通中的重點管理對象也是其重要組成部分之一高速公路不斷修建也使得隧道的數量不斷增加，我國雖然國土遼闊，但是地域環境復雜，所以隧道中的監控系統的運行效率和作用在道路交通監控中占有重要比例。則隧道監控系統的經濟穩定性、可開發擴展性以及先進性等特點成為當前各個建設部門以及公路運輸部門都比較關注的問題。隨著計算機信息技術、通信技術以及微子技術的發展，讓公路交通的信息化以及智能化管理越來越高端，再結合上PLC的3C技術等特點，使其成為隧道監控系統中的核心監控工具，配合網絡通信，更好的管理和監控隧道中的交通情況。
2 PLC系統概述
隧道環境有著比較特殊的環境，其中安放的控制箱由于環境影響而容易變潮濕并影響其信道系統，再加上長期監控過程可能會由于隧道中汽車產生的尾氣、隧道中的顆粒煙塵物質等也會造成PLC部分組件的損傷，因此隧道監控系統必須要有著較高的質量要求和技術要求。隧道監控系統中最主要的組件就是PLC，只有其能夠滿足以上所述條件，再加上其自身特點更能高效、穩定的運行。
3 隧道監控系統的主要內容和基本要求
隨著我國社會經濟的不斷發展，高效的交通系統是社會經濟發展的基木條件，在高速公路逐漸成為我國交通系統中的主要組成部分的同時，在高速公路中交通事故的發生頻率也有了一定程度的增加，尤其是在高速公路的隧道中、為了降低頻發的隧道交通事故，保證車輛順利通行，目前主要是采用在高速公路隧道中配置監控系統，對隧道中的通風、行車以及照明系統實現即時全方位的監控，實現高速公路隧道中主要信息的及時采集、因此隧道中各方面信息如何高效采集，如何實現信息的準確性和精度是保證隧道中車輛順利通行的關鍵。
3.1 交通檢測控制
隧道中良好行車環境是車輛通行順暢及安全的前提，交管部門通過了解高速公路隧道中的信息還能夠及時的對行車作出合理的引導、高速公路隧道中監控內容主要包括交通檢測、照明檢測及通風檢測等，相應的控制這些內容的系統分別為交通檢測系統、照明檢測系統及通風檢測系統。
3.2 通風檢測控制
隧道內的通風情況是行車環境的重要內容，目前通過在隧道內設置風速儀來檢測隧道內的通風情況、如果高速公路隧道設立在海拔較高的地區，還要配備一氧化碳濃度檢測儀和能見度檢測儀，通風控制系統在對這些環境數據進行實時的檢測和采集后，針對性的控制隧道內風機的工作狀態，以此來實現各項空氣指標符合行車所需的各項指標、采用通風控制系統不僅能夠有效的保證隧道內的車輛通行安全，還能提高能源的利用效率符合我國科學發展觀的要求。
3.3 照明檢測控制
照明檢測控制系統的主要作用是不斷監測隧道內外的光照強度，根據外在天氣條件及時的調解隧道洞及內部照明回路的光照強度，保證隧道內行車能夠隨時獲得行車需要的光照條件，盡量避免行車司機出現所謂的黑洞效應和眩光效應，即從光照強度較強的白天進入隧道內產生的光照強度的反差，為駕駛員能夠輕松的適應隧道內部光照強度的變化，有效的降低高速公路行車事故的發生。
4 基于PLC的隧道監控系統設計
4.1 主要設備選型
由于隧道內的環境十分惡劣，不僅潮濕含有腐蝕性氣體，而且有較高的汽車尾氣中的游離碳等導電粉塵，再加上各種干擾信號源，雷電感應電壓等等因此設備選型時采取了嚴格的要求和措施。主（備用）調度機、變電所主機選用中國臺灣研華IPC 610 PC總線全綱結構工業控制機（P III 700/128M/8M/20G）或者研祥的工業控制機，執行終端設備采用防塵防水密封式機柜和機箱，PLC模塊采用SIEMENS公司生產的S7系列產品或者采用歐姆龍、菲尼克斯、施耐德、ABB的產品，模塊化結構，適應性強，使用方便靈活。
4.2 通信方式
調度機以及變電所主機的配置的通信接口都為RS-2犯系列，且適配器為能夠設置通信波特率且速率能夠達到9600bps， PLC終端機柜和RS-485的機箱與系統連接時都是9600bps的通信速率，通信電纜是能夠進行雙芯以及雙絞線的屏蔽，上下行隧道為確保可靠采用閉環通訊，且其電纜長度達到最高單條1800多米，再加上系統的通信方式為自由協議，各個儀表與終端之間都有相對應的通信協議，PLC終端與主調度機通信之外還能夠達到和RS-485進行的電壓電流變送器之間的協議，并且其編程語句上都能實現電壓電流之間的變送器通信。
4.3 系統軟件配置
winaow7操作系統為主用和備用調度機以及變電所等采用的操作平臺，軟件包則為數據庫編程軟件以及Deiphi多媒體組成。系統主畫面采用下拉萊單式結構，分主畫面、鹽端低壓室配電系統畫面、惠端低壓室配電系統畫面、風機系統監控畫面、照明系統監控畫面、交通信號燈系統監控畫面等。在圖形顯示區部分，采用方便下拉式萊單操作，，根據相應選擇項以及動畫語音、位圖等提示進行相關操作，PLC的終端機軟件一般都是采用語句表和梯形圖等的編程方式。
4.4 PLC的隧道監控系統設計優點
PLC作為被廣泛應用的綜合電子設備，擁有儲存記憶、完成特定命令、順序選擇、邏輯判斷、定時等功能，其應用于隧道監控系統具有以下五個顯著的優點：第一，擁有穩壓保護系統和故障排除技術，一般條件下可以可靠工作5萬一10萬小時；第二，PLC可供選擇種類豐富，功能齊全，可以應用的領域廣泛；第三，PLC編程簡單，容易學習掌握，操作簡便，價格低廉；第四，應用集成電路技術可以大大縮小PLC的體積和重量，能耗低，且方便安裝使用；第五，擁有在線編程功能，用筆記本進行操作更方便，且能使PLC的功能更有針對性。
5 隧道監控系統中PLC程序的主要功能
5.1 交通監控
隧道內采用車輛的微波檢測器以及車道指示標志和限速標志，加上信息可變情報板和交通信號燈等信息，對微波車輛檢測器提供的車道信息進行處理，以判斷隧道內交通狀況；根據隧道及路段狀況調整可變信息情報板顯示內容；將隧道內采集處理后的數據上傳到隧道監控管理中心服務器。
5.2 照明系統控制
通過采集隧道洞內外光強檢測器的數值，根據光強參數進行隧道照明控制。也可以根據時間參數來進行隧道照明控制。
5.3 消防控制
消防控制子系統中的報警是有雙層方案的，即自動報警與手動報警，PLC根據串口協議與火警控制器相連，可準時獲取火災情況并進行反饋。同時中心控制區的計算機系統有著各樣的控制方案以針對各種交通情況，例如滅火系統、通風系統以及照明系統等，這都是為了方便隧道管理以及意外情況發生等。
5.4 通風控制
隧道內所含有的一氧化碳的透過率檢測后所得數據再結合相關準則進行判斷能夠對風機的轉動、轉速以及轉向等進行控制，使得隧道內的安全狀況在保持的情況下還能夠達到節省資源、保護環境的目的。
6 結語
高速公路隧道監控系統的設計目的是讓相關監管人員及時、全面了解隧道內的交通情況，及時發現公路運行障礙并給與及時處理。PLC成為了當前隧道監控系統的核心裝備，使用PLC系統可以大幅提高高速公司隧道監管系統的效率，節約資源，減少成本，提高總體經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1] 王永振，PLC在高速公路隧道監控系統中的應用[J]，可編程控制器與工廠自動化，2012年04期.
公路照明技術條件范文第4篇
關鍵詞：LED節能燈；太陽能光伏發電；可變信息標志
中圖分類號：TK511文獻標識碼： A
前言
在高速公路正常運營過程中，將需要大量的照明、監控設備、冷暖空調，這些設備在使用過程中將消耗大量的電能。對于這些設備，以目前火力發電的模式，如果采用節能技術及產品的話，將可節約大量的電能，并有效減少二氧化碳的排放量。本文針對目前高速公路仍主要利用區域電網供電、過濾凈化處理污水排放和高壓鈉燈提供照明等常規方式，在這些附屬設施中仍然可以大力推廣節能減排技術，擬采用智能電子系統、太陽能光伏技術、安裝LED節能燈、飛輪UPS技術，達到節約能耗的目的。
1、智能電子系統應用于收費及能源管理
智能一體化路橋車道收費系統智能一體化路橋車道收費系統主要是安裝在公路或大橋收費亭內用來管理車道外部設備。其主要功能是實現對通行車輛費用的收取，該系統具有性能穩定、收費時間短、耗能低、零噪聲等特點。
智能一體化路橋收費系統車道控制機是一臺節能小型的產品，內置有接口板、節能工業級電源、節能CPU板等。外接設備都是按照功耗進行嚴格配置，其中，通行信號燈、正向雨棚燈、反向雨棚燈、費額顯示器、票據打印機、車道攝像機和亭內攝像機等都是采用節能型設備。并且，一體化路橋車道收費機集成了視屏采集模塊、字符疊加模塊、I/O控制、顯卡、網卡、并行口、串行口、USB控制器和PS/2接口，實現車道收費業務和節能需求。
智能建筑能源管理系統智能建筑能源管理系統主要是由建筑設備管理系統（BAS系統）來實現的。
在工程建設中，針對高速公路綜合管理區、服務區、收費站等場所，根據系統預先編排的時間程序對電力、照明、空調等設備進行最優化的管理，從而達到節能的目的。
智能建筑能源管理系統通常采用如下節能措施：定時法。根據大樓工作作息時間按時啟停控制設備，如風機、照明等；溫度―時間延滯法。根據大樓內溫度保持的延滯時間，提前關閉空調主機或鍋爐達到節能之目的；調節供水溫度。根據室內外實際溫度調節空調系統的供水溫度，設定合適的供水溫度減少系統主機的過度運行，實現節能；經濟運行法。在室外溫度達到13℃時，可直接將室外新風作為回風；在室外溫度達到24℃時，可直接將室外新風送入室內。在這樣的情況下，系統可節約對送回風系統進行處理的能源；設備等壽命運行。對樓內冷熱源主機、泵機、風機等設備進行等時間交替運行，延長設備的運行壽命，節省維護費用。
2、LED節能燈具的應用
目前，節能照明技術在我國高速公路及隧道中得到了一定的應用。現有高速公路、站場及隧道原有照明設備已部分老化，照明光源衰減較大，為了滿足道路行車安全的要求及運營管理的需求，已對部分高速公路沿線、服務區、收費站等場所實施節能照明技術。主要采用高效節能LED燈代替原有的高壓鈉燈，有效降低能耗，達到節能減排的目標。
LED節能燈LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應用于各個領域，特別是道路照明等長時間照明環境，如高速公路隧道照明中采用LED節能燈具（包括加強燈具、基本照明燈具以及應急照明燈具、應道照明燈具）；服務區以及停車區也應采用LED泛光節能燈照明；廣場可采用LED節能燈照明。LED具有三項優點：一是高性能，直流驅動，超低功耗，相同照明效果比傳統光源節能80%以上；二是壽命長，環氧樹脂封裝，使用壽命可達6萬小時～10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上；三是環保，光譜中沒有紫外線和紅外線，廢棄物可回收。
LED照明技術運用于高速公路，其主要通過光源發光效率、有效光效、驅動效率、燈具綜合效率、電網電壓的影響、線路損耗等六個方面實現節能。
LED 技術近年發展迅速, 商業產品發光效率不斷提高, 已達100~ 140lm/W, 基本突破大功率、高照度與小體積之間的實用技術瓶頸。LED 燈具采用白色 LED 為光源, 顯色指數超過 80 Ra。在實用中, 較低亮度可達到顯色指數低的光源的同樣照明效果, 即等效亮度。如與顯色指數60 Ra, 照度相對值 1.6 的高壓鈉燈比較, 顯色指數80Ra, 照度相對值 1.41 的 LED 燈采用的亮度標準可為其的 1.41/1.6=0.88倍。
LED燈是由驅動電源和恒流電路組成，由于電路結構簡單，驅動直接，中間轉換環節少，所以驅動效率非常高，普遍能達到90%左右。
LED具有單向輻射特性。它所發出的大部分光能無須經過反射就可直接到達被照物體，從而使光能能夠得到最大限度地發出，大幅度地提高了燈具的效率；這使得在相同的照度條件下，LED光源所消耗的電能比其它光源更低。
LED的功耗幾乎不隨電源電壓變化。若采用LED光源，通過先進的調光技術，可以使下半夜照明能耗下降一半。
在同等的照度要求的情況下，高壓鈉燈的工作電流最大，功率因數較低，只到0.75左右；LED路燈工作電流較少，功率因數較高一般到0.95左右，因此，在道路或隧道照明應用中，燈具密度大，供電集中，整體功耗非常大，因此線路損耗差異非常明顯。
3、新型綠色能源技術應用于供電系統
高速公路沿線設有大量的監控和通信設備，這些設備的特點是功率小，距離站點遠，且成線狀布置。如果收費站或者服務區，因為距離遠，不在正常合理供電范圍內，一是造成電壓損失超出合理范圍，使設備無法使用，二是供電電纜的線徑將大大增加，增加了投資成本。利用太陽能或風能發電技術，可維持高速公路正常運營過程中相關設備的電能供應。
太陽能光伏發電系統是通過太陽能電池組件在日照輻射下產生光伏電流，為用電負載提供電力能源。太陽能電池產生的電流通過充放電控制器一方面對負載直接供電，另一方面將多余的電能儲存在蓄電池中以備光照不足時向負載供電。交流負載可通過逆變器、變壓器轉換成適用的交流電供電。為應對惡劣氣象條件造成蓄電池電量不足的情況，系統可配置市電或自發電應急充電接口。
風光互補發電系統采用風能和太陽能互補，實現陰雨天也能夠利用風能補充電能，保證持續陰雨天正常照明和補充充足的能量；利用風力發電機與太陽能互補供電，可減少太陽能電池組件的配置，降低太陽能電池方面的投資和減少太陽能電池組件的面積以降低太陽能電池組件的迎風面積和抗風設計，從而降低了燈桿和基座強度要求的投資。比如，采用柔性太陽能電池可以包卷在燈桿中，這樣燈桿就是太陽能發電裝置，這種設計具有美觀和抵抗颶風能力的獨特優點。
4、太陽能可變信息標志技術的應用
太陽能可變信息標志運用多項新工藝、新結構和新技術，在不影響使用性能的前提下，降低傳統可變信息標志的80%以上的功耗，使其供電系統可以選用新能源，擺脫對公共電網的依賴，實現按需分布、快速布局，降低建設的綜合成本，避免線路盜損，便于供配電困難道路上可變信息標志的使用，滿通應急管理、信息的需要，為智能化交通建設提供必要保障。
目前道路上所使用的LED可變信息標志大多采用穩壓恒流方式驅動，甚至采用簡單的電阻限流，適用這種方式的驅動電路其特點是簡單實用、成本較低，但同時驅動電路所消耗的功率也較大。而太陽能可變信息標志采用PWM脈沖寬度調制驅動技術大幅度降低了LED可變信息標志驅動電路消耗的功率。
常用的可變信息標志采用的是由發光二極管直接顯示，其散射區域大，而實際有效觀看范圍狹小。經研究對比，可變信息標志觀看使用范圍僅占投射區域橫截面積的百分之十。而太陽能可變信息標志采用二次光學配光處理，使可變信息標志發光二極管發出的光束集中投射在有效區域內，在增加可變信息標志亮度達到GBT 23828-2009 《高速公路LED可變信息標志》（可是距離210m-250m）要求的同時，大大降低可變信息標志的消耗功率。使其消耗功率僅為普通信息標志的六份之一。
通常使用市電供電的可變信息標志是需要市電通過降壓、整流、穩壓之后才能供之使用，而太陽能可變信息標志可直接低壓 DC12V―24V供電，從而降低因降壓整流而產生功率損耗。而且低壓供電具有安全可靠，防雷性強、維護成本大幅降低等優點，還可以擺脫對電網的依賴。
傳統的可變信息標志消耗的功率較大，其發熱量也大，目前幾乎所有大型可變信息標志都需要安裝對流風扇，以降低內部溫度。經檢測計算，一塊典型（10x1米）的大型可變信息標志對流散熱風扇所消耗功率為 0.5Kw。而且風扇是易損件，長期使用極其容易損壞，一旦風扇損壞使得屏體內部溫度升高而造成損毀。太陽能可變信息標志則采用新的結構工藝，解決由于散熱導致過高功耗的問題，降低整體能耗，還可以提高屏體的穩定性。
5、飛輪UPS技術
飛輪UPS技術傳統的UPS用化學蓄電池作為儲能單元，因其儲能密度大，價格低廉而被廣泛采用，但它需要定期維護、壽命短、充電時間長，還會給環境帶來污染。飛輪儲能是通過能量轉換系統把電能或者其他形式的能量以機械能方式儲存在高速旋轉的飛輪中，當需要釋放能量時，飛輪轉速降低，可以把儲存在飛輪中的機械能轉換為電能或者其他形式的能量。高速旋轉的飛輪具有高比能量、長壽命、高效率、無污染等特性。
公路照明技術條件范文第5篇
Abstract: At home and abroad,there are usually two types of solar receivers:one is the tracking-sun type and the other is non-tracking type.The economic indicators using to evaluate the solar receiver are the economics of the structure of the devices,the photovoltaic conversion rate,the routine operation and maintenance,and the utility of energy and materials.Analyzing from the economic indicators above,the tracking-sun type is much better than the non-tracking type when used in road illumination. We can see that it will bring huge profit using the tracking-sun type of receiving equipment in road illumination which should be recommended and applied because it is low-carbon and environmentally friendly.
關鍵詞: 太陽能;跟蹤;接收裝置;經濟分析
Key words: solar energy;tracking;receiving equipment;economic analysis
中圖分類號:TK51 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)19-0127-03
0引言
面對如今嚴重的能源危機,使用太陽能擁有很多優勢。太陽能屬于再生能源,目前常見的再生能源主要有風能、水能、太陽能和地熱,其中,太陽能是總體上最可利用的再生能源。與風能相比,穩定性較強,受季節、季風影響較小;與水能相比,太陽能地理位置局限性較小。地熱跟水能一樣,受地理位置的局限性,而且有足夠的地熱可以發電的地方并不多[1]。所以國內外專家學者都在對其進行大量的研究,但光-電轉換收集太陽能的效率問題,各國的裝置普遍都較低。目前,太陽能接收裝置分為跟蹤式和非跟蹤式:非跟蹤陽光接收裝置,即固定式,太陽能接收板朝向固定,不隨陽光移動而變化;跟蹤陽光接收裝置則是接收板隨著陽光偏移而自動轉向,像“向日葵”跟隨太陽旋轉一樣。
縱覽國內外的種種太陽能電池,絕大多數是采用非跟蹤式接收裝置,這種方式下提高光-電轉換效率的研究方向主要有提高采光面積,研發蓄電池新型材料及智能充放電和控制燈具關、開等。但是,隨著陽光的移動電池板與陽光投射傾角不同,所以非跟蹤式太陽能接收裝置每個時段獲得的太陽能是不等的[2],因此光-電轉換太陽能的總效率低。在此基礎上,人們開始研究如“向日葵”跟隨太陽旋轉的光伏電池,但因為成本高,控制精度不夠,使用壽命短,維修和維護成本比非跟蹤式接收裝置更高等原因無法推廣。本文便是在研制了陽光跟蹤器自動控制方案后,對非跟蹤式和跟蹤式兩種接收裝置在太陽能公路照明應用方面進行的經濟分析。
1評價公路照明用太陽能接收裝置的經濟指標
太陽能接收裝置經濟性分析指標一般涉及四個方面:
1.1 裝置組成經濟性即一次性投資成本,在得到足夠的電能轉換前提下,與傳統照明系統相比,太陽能的少去了設置照明供電系統和照明配電系統兩部分,而非跟蹤式和跟蹤式太陽能接收裝置的一次性成本都包含成套照明燈具和安裝工程量(燈具安裝和調試)兩部分。因此,在評價這個方面時,需從成套照明燈具和安裝工程量兩個方面來分析。
1.2 光伏轉換率的經濟性即在除跟蹤與非跟蹤區別之外系統其他部分完全一樣的條件下,日常工作時,兩種太陽能接收裝置的轉換效率。太陽能光伏系統的總效率由電池組件的PV轉換率、控制器效率、蓄電池效率及負載的效率等組成。目前,太陽能電池的轉換率只有17%左右,而控制器、蓄電池均遠高于此。因此提高電池組件的轉換率,降低單位功率造價可提高太陽能發電產業化的經濟性。
1.3 日常運行維護的經濟性在照明系統投入運行后,就會有運行成本產生,與它直接相關的系統日后投入包括經費和人力。傳統照明系統的運行維護成本一般由人力定期巡查成本、產品更換成本等兩大部分組成。目前,太陽能照明系統運行檢查尚無相關規定予以規范,運行過程中的監控一般是采用遙控巡檢測試為主,人力現場定期檢測為輔的方式。遙控巡檢測試一般的檢查內容有:太陽能電池狀態、充放電狀態、照明器運行狀態等。人力定期巡查成本可忽略不計,而遙控檢測的設備已在一次性投資中計算過了,在運行維護成本中無須再計算。太陽能照明系統的產品更換成本,沒有供配電線路維護、更換和配電箱維護、更換成本,但有控制設備的更換、燈具的損壞更換等。因此,日常運行維護的經濟性主要是由產品更換成本來反映。
1.4 能源、材料使用的經濟性傳統照明系統的能源消耗一般包括電能消耗和金屬銅消耗兩部分。與傳統照明系統相比,太陽能照明系統的電能直接由太陽能電池板轉化提供,沒有鋪設供配電線路網絡,所以供配電系統電能損耗幾乎為零。太陽能轉換效率足夠時,可以不使用國家電網的電能。另外,太陽能照明系統沒有長距離的電能傳輸配電線路,所以配電導線用量與傳統公路照明系統相比可忽略不計。因此,太陽能照明系統在能源、材料使用的經濟性上較傳統照明系統有無可比擬的優勢。另外,從節能和環保的角度考慮,它降低了碳排放量更是值得大力推廣。
2跟蹤陽光式接收裝置在公路照明中的應用
2.1 太陽能公路照明現狀中國人口眾多,而能源卻相對貧乏,人均資源占有量不足世界人均值的1/2,按照現在中國的能耗,我國將在全球率先面臨石化能源枯竭的挑戰。為了緩解能源緊缺的現狀,發展可再生能源越來越緊迫,太陽能的利用應當引起廣泛的關注。而太陽能用于公路照明是太陽能應用的典范,因為這種應用有很大優勢:在公路上一般無太陽的遮擋物,太陽光照比較充分;另外公路一般為政府統一規劃,易統一安裝使用先進的公路設施、設備。但是目前國內太陽能公路照明的應用尚處于起步階段,幾組典型數據如表1所示。
國外太陽能應用進展較國內的要快一些。目前全世界有136個國家正在普及推廣應用太陽能發電技術,其中95個國家正在大規模研發和生產各種太陽能發電設備和太陽能電池應用產品。2005年全世界太陽能電池電能總產量已經達到2000MW。其中日本發展較快,太陽能電池產量約占世界總產量的50%,10年內太陽能電池的每瓦成本下降90%。2001年時日本太陽能發電設備累計總裝機容量為450MW,2003年為887MW,2004年達到1900MW,估計到2008年達到2350MW,2010年達到5000MW。2010年全世界太陽能發電設備累計總裝機容量達到18000MW。
2.2 跟蹤陽光式接收裝置在公路照明中應用公路照明用跟蹤陽光式太陽能接收系統的設計,主要需進行燈具選擇和控制方案選擇。
2.2.1 燈具選擇傳統的公路和城市道路照明沿用的是普通型高壓氣體放電燈,如普通型高壓鈉燈,它的特點是光效高、壽命長,但光色較差。近年來,人們的目光開始注意到一種新型功率型LED照明燈具。LED是一種固態半導體器件,它具有體積小、壽命長、可靠性高、能在低壓環境中工作等優點。LED路燈比傳統路燈的性能要高,綜合節能60%以上。雖然LED路燈的成本高于傳統路燈的三倍,但從長遠考慮,就三公里道路LED高出的成本在未來的2.74年即可用它節省的電費來補償,所以現在公路照明燈具選擇LED燈更加合理。
2.2.2 控制方案選擇目前國內外已有的跟蹤式太陽能接收裝置的跟蹤方式可分為單軸太陽能跟蹤器和雙軸太陽能跟蹤器兩種。由文獻[3]可知:雙軸跟蹤系統能夠最大效率的利用太陽輻射能量,單軸跟蹤系統的利用率雖然比雙軸跟蹤系統的稍低,但比固定安裝式系統的高,其控制也較雙軸跟蹤系統簡單。單軸跟蹤系統一般采用: ①傾斜布置,東西跟蹤; ②焦線南北水平布置,東西跟蹤; ③焦線東西水平布置,南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉動的南北向或東西向跟蹤,工作原理基本相似[4]。比如,按地區日照平均值選擇太陽能電池板南北向傾角固定安裝,利用單軸控制器實施對同步電動機的控制,同步電動機帶動太陽能電池板根據日照情況每隔一定時間東西向旋轉一個固定角度,這樣便實現了對陽光能量的跟蹤式接收。中國西北地區的緯度高使得它的日照時間較長,太陽能非常充足,系統利用率也高,更易提供公路照明所需的電能。因此,像西北地區這樣太陽能較充足的地帶,更適合采用單軸太陽能跟蹤器。
單軸控制方案雖能完成跟隨太陽光線并進行適時的調整其入射角,但它還存在不足。對于如浙江省這樣光照不是很充足的地區,若只按一個方向控制太陽能電池板還是不能充分提高太陽能的利用率。解決方法是:根據系統所在地域的緯度和經度設置兩臺電動機進行陽光跟蹤。陽光可以分解為兩個分量,一個垂直于太陽能電池板表面,另一個平行于電池板表面,前者的輻射能被電池板吸收轉換,后者則不然。實際使用時應盡量使陽光和電池板法線的夾角即入射角θ小。陽光入射角θ不僅隨每天的日照時間變化而且也隨季節變化,因此固定一個方向安裝的太陽能電池板不能充分吸收太陽輻射能量。雙軸跟蹤就是將太陽能電池板繞兩個互相垂直的緯度和經度角轉軸旋轉,能同時跟蹤太陽的方位角和高度角,在理論上可完全跟蹤太陽的運行軌跡以實現入射角θ為0°。這就是全跟蹤即雙軸(經緯)太陽跟蹤,因此像浙江省這樣太陽光照不是很充足的地帶,更適宜采用雙軸太陽能跟蹤器。
3兩種公路照明用太陽能接收裝置的經濟性分析
根據前面提出的評價裝置的經濟指標,下面對非跟蹤式和跟蹤式太陽能接收裝置進行經濟性分析。
3.1 兩種太陽能接收裝置的一次性投資成本在太陽能轉換的電能充足時,與傳統公路照明相比,太陽能公路照明系統在一次性投資的系統組成方面減少了配電箱安裝和線路敷設安裝兩個環節,所以只需從燈具和安裝工程量兩方面進行比較。跟蹤式太陽能公路照明系統在安裝工程量上,比普通固定式即非跟蹤式的調試量多出了一部分。兩種太陽能公路照明系統一次性投資資金組成如表2所示。由表2可知,跟蹤式一套設備的成本比非跟蹤式高兩百元左右。在太陽光照很充足的地域,若采用固定式太陽能接收裝置并在其效率較低時也能滿足照明的電能需求,則固定式裝置在一次性投資成本上相對有優勢,但為了保證在陰雨天的照明,固定式太陽能接收裝置一般還會設置公路照明配電箱、照明線路作為備用電源。
另外,對于太陽光照不太充足的地方,僅用固定式太陽能接收裝置來提供照明電能往往是不能滿足要求的,而跟蹤式裝置由于其轉換的高效率則可以滿足用電需求。雖然一次性投資成本上跟蹤式裝置較固定式裝置稍高,但固定式接收裝置一般要增加公路照明配電箱、照明配線,使得其一次性實際成本遠遠高于跟蹤式裝置。
3.2 兩種接收裝置光伏轉換率的經濟分析在太陽能接收裝置采光面積相同,蓄電池材料相同,充放電和控制燈具關、開等設備條件相同的情況下,兩種裝置的光伏轉換率相差非常大,跟蹤式的光電轉換率要高很多,理論上高50%,實際情況一般要高35%。而且就南方地區而言,陰雨天氣一般較長,常用固定式的太陽能燈具在電能充足狀態下輸出只能維持三到五天,所以固定式太陽能照明器不能獨立的在南方地區使用,一般還需鋪設照明供配電線路,作為在電池電量不足時的備用。如浙江省由于日照相對欠充足,要完全依賴固定式太陽能電池板進行光伏轉換來供電,則需要較大容量的太陽能電池板,一般需增加太陽能電池板容量30%左右(約增加12W),這樣一來,固定式接收裝置的經濟性就變得更差。
3.3 兩種接收裝置日常運行維護的經濟分析對于日常運行維護成本中的人力定期巡查成本和產品更換成本,兩種太陽能照明器基本相同。在太陽能轉換率足夠高時,與傳統照明相比,兩種太陽能接收器都可省去包括供配電系統、燈具能耗兩部分的供電成本。表3是傳統照明、跟蹤式和固定式太陽能照明三種系統運行成本的相關數據,該表是以10公里公路安裝666盞路燈的假設條件進行估算的,按每度電1.00元人民幣計算供電費用,而且表中數據均為一年費用。太陽能電池板水平布置以及小傾角布置時,灰塵、雨水等因素對光伏發電產能有較大影響[5]。固定式接收器在日照不充足、梅雨季節或陰雨天氣,將會導致供電不充足。這時就要增加傳統的供配電系統,并且在產品更換成本中又不得不加入這部分費用。而太陽能照明自動跟蹤控制系統由于其光電轉換效率高,可以完全免去供電成本中線路損壞、線路再敷設修護、配電箱維護和更換的成本。總之,跟蹤式接收器日常運行維護的經濟效益更高。
3.4 兩種接收裝置能源、材料使用的經濟分析在太陽能轉換的電能足夠時,兩種太陽能接收裝置自身的電能消耗和金屬銅消耗均可以忽略不計。但是因為某些情況下固定式照明器電能轉換量不充足,為保證公路照明的正常運行,必須在安裝太陽能照明系統的同時安裝傳統的供配電系統,這樣一來,非跟蹤式照明器的金屬銅消耗量就不能忽略不計了,而且發電量不足的時候,對國家電網上的電能消耗也不能忽略。綜合考慮,跟蹤式太陽能接收裝置較固定式的有著更高的經濟效益。
4結論
通過對兩種太陽能接收裝置的經濟性分析可知,雖然在陽光很充足的地區和時節,固定式太陽能接收裝置在一次性投資項目的自動控制調節費上低于跟蹤式裝置,但面對我國這樣一個區域廣大、氣候復雜的情況,從電能轉換效率、供電量穩定性及能源和材料消耗等幾項經濟指標來分析,同等容量大小的電池板,跟蹤式裝置全面優于固定式裝置。跟蹤式太陽能接收裝置提高了光伏轉換效率,即使在太陽能不充足、陰雨天氣的時候,高效率轉換的電能也足夠公路照明使用,所以可以完全脫離電網,不存在化石能源消耗,有效地降低了碳排放量。跟蹤式太陽能接收裝置在公路照明中的應用所產生的經濟效益和社會效益將是無限量的,應予以大力推廣。
參考文獻:
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[2]楊金煥.固定式光伏方陣最佳傾角的分析[J].太陽能學報,1992,(1):86-92.
[3]竇偉,許洪華,李晶.跟蹤式光伏發電系統研究[J].太陽能學報,2007,(2):169-173.
[4]鄭小年,黃巧燕.太陽跟蹤方法及應用[J].能源技術,2003,(4):149-151.
