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公路隧道照明研究

日期:2012-5-5   点击:


 摘要:论述了影响公路隧道照明的主要影响因素,提出了了照明功率与交通量、隧道长度、坡度等因素之间关系的模型,分析了过渡段的3的设置条件,探讨了设计参数对照明功率的定量影响。

关键词:公路隧道;LED隧道照明灯;灯光设计;节能率

一、引言:

影响公路隧道灯光设计的因素很多,往往因照明设计参数的选取不同,给工程投资与运营产生很大的影响。鉴此有必要对设计参数对照明功率的影响进行定量分析,探讨其间的相互关系,达到节能与节约工程投资的目的。本文将就这一问题进行论述,以期对照明设计、照明设计标准的修订起到借鉴作用。

二、设计参数:

公路隧道照明设计参数,包括隧道特性参数、环境参数、交通参数、隧道照明灯参数以及养护管理参数5个方面。

1)              隧道特性参数:包括隧道坡度(S,%)、净宽(W,米)、隧道长度(L,米)和路面反射性能(F,以亮度与照度的换算系数表示);

2)              环境参数:以洞外亮度(L20)来反映;

3)              交通参数:包括设计期末高峰小时交通量(Q,辆/小时)、设计速度(V,公里/小时)、以及交通组织(单向交通或双向交通);

4)              隧道照明灯参数:由于设计时不能规定产品规格,而不同厂家的隧道照明灯的配光曲线不同,故只能按照利用系数法进行设计,因此,设计中与隧道照明灯相关的参数有光源的光效(E,1m/w)、每盏灯的功率(p,瓦)和灯具利用参数(N);

5)              养护管理参数:以M来表示。

三、入口段长度与坡度的关系

隧道照明段落划分为入口段、过渡段、基本段和出口段4个部分,在此主要讨论入口段与过渡段。

以Ds代表照明听成视距(米),h代表洞口内径空高度(米),则根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1-1999)(以下简称《规范》),隧道入口段长度Dth(米)可按下式计算:Dth=1.154Ds-(H-1.5)/Tan10º (1)

根据《规范》表4.3.2-2的数据,回归可得照明停车视距Dth(米)与坡度S的关系如下:Ds=-0.0008(S+5)3+0.0689(S+5)2-3.3826(S+5)+115.7(V=80,最大误差0.796)(2)

把式(2)代入式(1)可得V=80时入口段长度为

Dth=-0.00092(S+5)3+0.080549(S+5)2-3.90352(S+5)-5.6713H+142.0247 (3)

四、照明计算模型

设布灯间距为D(米),亮度折减系数为K,则入口段间距D内需要的照明功率为:P=L20·K·W·D·F/(M·E·N)  (4)

设基本段需要达到的亮度为B(cd/m2)则基本段间距D需要的照明功率为:P= B·W·D·F/(M·E·N)  (5)

同理,出口段D内需要的照明功率为:P=5B·K·W·D·F/(M·E·N)  (6)

亮度折减系数与交通组织、设计速度计交通量相关。《规范》中给出了不同速度时亮度折减系数随交通量变化的最大最小值,当交通量处于最大与最小交通量之间时,采用内插计算亮度折减系数,据之可按公式计算亮度折减系数(当交通量大于公式中的最大值时按最大值计算,当交通量小于公式中的最小值时按最小值计算)。

1)双车道单向交通,V=100公里/小时,2400≥Q≥700,K100双单=0.045-0.01·(2400-Q)/1700   (7)

2)双车道双向交通,V=100公里/小时,1300≥Q≥360,K100双双=0.045-0.01·(1300-Q)/940   (8)

3)双车道单向交通,V=80公里/小时,2400≥Q≥700,K80双单=0.035-0.01·(2400-Q)/1700   (9)

4)双车道双向交通,V=80公里/小时,1300≥Q≥360,K80双双=0.035-0.01·(1300-Q)/940   (10)

对于过渡段照明,仍可按式(4)计算需要的照明效率,此时,过渡1、过渡2、过渡3的折减系数K1分别为0.3K、0.1K、与0.035K。

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