关键词 沪宁高速公路 照明质量 标准
中图分类号：TE08 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.07.060
On Lighting Quality Standard of Shanghai-Nanjing Expressway
ZHANG Xiangqun[1]， ZANG Zhengbao[2]
（[1] Jiangsu Provincial Transportation Engineering Construction Bureau， Nanjing， Jiangsu 210004;
[2] Jiangsu Transportation Planning and Design Institute， Nanjing， Jiangsu 210014）
Abstract By analysis of domestic and international highway lighting-related technical standards for implementation and an analysis of existing research on the status of the Shanghai-Nanjing Expressway， and proposed standard for lighting quality through the Shanghai-Nanjing Expressway.
Key words Shanghai-Nanjing Expressway; quality of lighting; standard
1 研究背景
随着城市的发展，沪宁高速沿线城市化程度越来越高，交通量越来越大，特别是苏锡常都市圈的形成，在穿越苏锡常路段周边工业发达，已基本实现城市化。苏锡常路段的交通量也明显增大。沪宁周边城市化进程的加快，致使沪宁城际间的交通流比例呈现逐年加大趋势，沪宁高速城际快速通道的特点愈发趋于明显。
道路照明系统是交通机电系统的重要组成部分，对高速公路交通安全畅通起着重要作用，并最大限度地满足高速公路交通机电系统功能上的需要，如为闭路监视系统提供夜间监视条件，改善夜间行车环境，减少交通事故的发生，为道路使用者提供良好的服务，创建优美的环境。
通过分析国内部分沿线城市化程度较高的高速公路（如广深高速、京津唐高速）设置全线照明的质量标准及运营效果，合理确定沪宁高速公路照明质量标准可更好地提高沪宁高速运营服务水平，能够提高交通事件的快速反映能力和应对处理能力，创造良好的社会效益。
2 国外高速公路道路照明标准及现状
2.1 CIE道路照明分级和标准
如表1、表2，根据CIE（115-1995），对于高速公路照明应按M1/M2级的照明等级要求设置照明设施。路面亮度最小维持值为2.0cd/m2/1.5cd/m2。
2.2 CEN（欧洲照明标准）和UNI（意大利照明标准）
表3 CEN和UNI道路分级及照明标准
如表3，根据CEN和UNI，对于高速公路照明应按M1级的照明等级要求设置照明设施。路面亮度最小维持值为2.0cd/m2。
2.3 IESIN（北美照明标准）
如表4，根据IESIN标准，对于高速公路照明路面亮度最小维持值要求为0.6cd/m2。
2.4 日本道路照明标准
如表5，根据日本道路照明标准，对于高速公路照明应按交通量大河干道的照明等级要求设置照明设施。路面亮度最小维持值为2.0cd/m2。
2.5 国外高速公路道路照明对交通安全的保障
统计资料表明，许多国家由于改善了道路照明设置，夜间交通事故减少了40%～60%，重大交通事故也显著减少，见表6所述。因此，从公路交通运输长远发展的角度来说，设置良好的高速公路照明系统，形成合适的夜间交通环境对减少交通事故、保证车辆在高速公路上安全、迅速、舒适地行驶有着重要意义。
表5 日本道路照明标准
注：交通量大，平均日交通量在15000辆以上;交通量中，平均日交通量在7000～15000辆以上;交通量小，平均日交通量在7000辆以下。
表6 国外高速公路设置道路照明系统交通事故的减少率
3 国内高速公路道路照明标准与现状
3.1 国内照明标准
国内主要规范主要根据CIE标准，结合国内的实情，编制了中国的相关照明标准，主要包括《公路照明技术条件》和《城市道路照明设计标准》。
3.1.1 公路照明技术条件
《公路照明技术条件》（GB/T24969-2010），照明质量要求参照表7。
3.1.2 城市道路照明设计标准
根据《城市道路照明设计标准》（CJJ 45-2006），照明质量要求参照表8。
3.2 国内高速公路道路照明设置现状
如表9所示，润扬大桥为双向六车道，采用高压钠灯光源，中分带对称布置，灯杆间距32m，单光源变功率（400W250W）运行。
舟山连岛大桥为双向四车道，采用高压钠灯光源，双侧对称布置，灯杆间距36m，单光源变功率（250W150W）运行。
深高速的机荷高速、盐坝高速为双向六车道，采用LED光源，中分带对称布置，灯杆间距40m，单光源变功率（215W 129W（60%））运行。
4 沪宁高速公路现状
4.1 沪宁高速公路基本情况
沪宁高速公路（江苏段）东起自苏沪交界的安亭，西止于南京马群，全长约248km。沪宁高速公路为全封闭、全立交、高等级、多功能的现代化高速公路，主线高速公路路基42.5m，双向8车道，每车道宽3.75m，中央设3m宽分隔带，外侧设2.5m宽的紧急停车带，设计车速为120km/h。
4.2 沪宁高速交通量
根据2012-2013年交通量统计，全程交通量情况如表10。
表10 沪宁高速公路全程交通量一览表 辆/日
5 沪宁高速照明标准
沪宁高速公路车流密度较大，车流速度高，高速公路的照明等级应按一级道路设置。其参数取值如下：平均亮度（cd/m2）在[1.5，2]区间选取，平均照度（lx）在[20，30]区间选取，且照明质量宜优先满足亮度要求，总均匀度不小于0.4，纵向均匀度不小于0.7。
6 结论
通过分析研究国内外高速公路现有参照执行的照明相关技术标准以及对沪宁高速公路现状的分析研究，提出适合沪宁高速公路的照明质量标准。在环保、节能、高效的基础上保障沪宁高速道路交通安全，同时提高交通运输效率。
参考文献
[1] 江苏省交通规划设计院.高速公路照明技术研究报告.
增强分析和控制能力是“智慧型”公路隧道照明系统的现实目标。现有的公路隧道照明系统采用相对简单、固定的控制模式，灵活性不足，且由于难以实现最优控制而造成“无效照明”、“过度照明”的现象尤为突出，电能浪费极其严重。“智慧型”公路隧道照明系统基于大量有效的感知信息，设计先进科学的控制算法，判断是否达到某些预先设定的控制条件，进而通过执行器（照明控制器）发出控制命令，或在紧急情况下直接向公路隧道管理者发送报警信息，从而实现对照明系统的精确控制。此外，通过对照明系统电力消耗数据和交通量数据进行统计、分析、挖掘，能够实现对公路隧道照明系统长期性节能监测与评估，从而持续提升公路隧道照明节能效果。展现层应用控制层设计的控制算法，实现某些典型服务功能，如任何公路隧道管理者（Anyone），在任何时间（Anytime）、任何地点（Anywhere），通过智能终端APP，均可实时获取所关注的信息，如隧道洞外亮度L20（S）、隧道洞内路面亮度、隧道照明用电量、交通量、车辆行驶速度、交通事件（火灾、事故）、故障报警等，并可在某些突况下通过智能终端APP实现对照明系统的紧急控制（例如在突发火灾事故、交通事故时，开启所有照明设施，以便于人员逃生与现场救援）。
2公路隧道智慧照明系统特点
与传统的公路隧道照明系统相比，基于物联网技术的“智慧型”公路隧道照明系统具有以下鲜明特点。（1）动态感知。对物理对象状态的感知，是“智慧型”公路隧道照明系统的基础，其特点是具有广泛的空间分布与持续的时间需求。正是由于感知数据的动态变化（如交通量、车辆平均速度、洞外亮度L20（S）等），才引起照明需求的变化，从而为实现照明系统的最优控制奠定基础。（2）有效反馈。感知的物理对象状态必须进入信息系统处理，照明系统运行事关道路交通安全，特别是当出现交通事件和故障报警时，将突显信息实时反馈的重要性和必要性。（3）深度融合。通过对各类感知信息进行深度融合，达到以下目标：①使信息世界能够准确分析物理世界的状况，并及时做出控制决策；②控制决策通过网络化的控制系统协同实施，实时、科学地控制物理世界行为。（4）准确认知。通过对获取的海量数据进行分析和挖掘，达到对公路隧道照明特点的准确认知，为科学掌握照明需求变化规律和评估照明节能效果奠定基础。如通过对比分析单位车•km电能消耗来评估同（环）比节能减排效益，通过分析照明亮度指标和交通事故率来分析照明对公路隧道运营安全的影响，通过分析灯具的光衰制定照明设施养护方案。（5）可靠控制。信息系统对物理系统进行动态控制，而物理系统对信息系统具有反馈作用，即物理系统可以通过信息反馈来影响信息系统的控制效果。如“智慧型”公路隧道照明系统可以根据实际道路中车辆分布、洞口光环境等情况，进行可靠的动态控制（无级调光、分级调光），避免出现“无效照明”、“过度照明”等现象。（6）高效管理。在大幅提升管理效率的同时，减少了管理人员工作量，节约照明系统全寿命周期费用。
3公路隧道智慧照明系统控制
3．1控制流程
“智慧型”公路隧道照明系统主程序流程如图2所示。首先，系统初始化各个模块，启动各处感知设备，采集隧道洞外亮度L20（S）、隧道洞内路面亮度、交通量、车辆行驶速度，并将相关信息传输至控制模块。判断系统的控制状态，如果处于人工控制状态（设备故障或检修维护），则程序结束，由现场照明控制器来调节隧道照明。若处于自动控制状态，则检测隧道运行情况；如果运行异常，则进行报警，并调用特殊状态程序进行处理；如果通信网络正常，则与照明控制工作站进行远程通信，否则由现场照明控制器进行调光控制。最后，系统在网络正常状态下将隧道照明状态信息集中反馈给远程照明控制工作站。
3．2控制算法
正常状态控制算法（1）根据《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026．1—1999），将公路隧道照明段划分为加强照明段和基本照明段，加强照明包括入口段、过渡段1、过渡段2和出口段。（2）根据洞外亮度L20（S）（采样周期为10min）、交通量Q和车辆平均行驶速度v（采样周期为5min）确定公路隧道入口照明段亮度Lth，Lth＝k×L20（S）。入口照明段亮度折减系数k见表1。
4结语
关键词：高速公路 机电设备 运营管理 作用
中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0072-01
西汉（西安―― 汉中）高速公路是国家高速公路网（北）京―― 昆（明）G5高速公路在陕西境内的重要组成部分，是国家规划的五大南北通道之一，是沟通华北和西南地区的重要通道，也是陕西省以省会西安为中心向省内辐射的“米”字型高等级骨架的重要组成部分。西汉高速全长258.65公里，穿越秦岭主山脉，北起户县涝峪口，接已建成通车的西安至户县高速公路，南止勉县元墩，接勉县至宁强高速公路。西汉高速穿越秦岭主山脉，沿途山大沟深、地形条件极为复杂，呈现出桥梁多、隧道多、弯道多、坡道长、冰雪期长的“三多两长”特点。由于西汉高速地处山区，桥隧比例大，早在建设期间，就以“实现智能交通”作为机电系统的建设理念，全线机电工程投资6.9亿元。配置有相当规模的机电、消防系统设备，设有收费系统、监控系统、通信系统、计算机系统、照明系统、通风系统、供配电系统、火灾报警系统、消防及其控制系统等，这些设备的选型均采用国际国内知名品牌。这些高端机电设备的引用使隧道管理可实现系统自动控制、手动控制及本地控制，体现了技术性、安全性、可靠性、可控性、稳定性、便捷性等特点，为隧道安全运营提供了强有力的硬件保证。
在通车后的运营管理实践中，西汉高速的运营管理部门充分利用高速公路各类附属设备资源，逐步完善扩展系统功能，实现了运用先进的远程控制方式及专业的维护方法确保机电、消防系统附属设施稳定运行；运用科学的智能机械话养护手段确保隧道土建结构良好；通过交通诱导、实时控制等科技管理手段，确保隧道交通运行的安全通畅、最大限度降低事故发生概率；通过提供及时有效的救援服务，降低突发事件对隧道交通、隧道结构安全、生命财产的影响程度；通过科学的组织管理和节能创新，降低运营管理成本等一些列科技管理目标。同时开展科技创新，建立养护、路政数据库管理系统，实现人员、业务报表、执法装备、路政案件数据化管理，提高了工作效率；推行征费治超联网管理，在通行 IC 卡内计入车型、车牌号，车货总重等治超信息，避免货运车辆在图中分和载、倒换车头、称重作弊等，实现科技治超。以上科技手段的运用，使西汉高速公路日常运营管理工作变得更加简便、有效。
概括起来，设备管理在西汉高速运营中发挥着重要作用，主要体现在以下六个方面。
1 远程控制机电设备，随时调整行车环境
隧道内的照明及通风环境，直接威胁到车辆的行驶安全，为给广大司乘人员创造良好的行车环境，科学、准确地调整隧道内亮度及风机转速，合理管理照明、通风系统至关重要。西汉高速公路所辖隧道137座，隧道总长103.46km，全线隧道内共安装四万余盏高压钠灯，除行车照明外还设有应急照明及隧道外道路照明，设计采用分级多回路控制，可实现人工、自动、远程控制，照明系统启停管理模式多样，可保障在不同气候条件及一天中的不同时间段，根据洞外照度的不同来及时调节隧道内照明亮度。通风系统安装有三百多台不同功率的射流风机，通风方式采用纵向通风，系统实行分级远程变频自动控制方式，可在监控中心，根据隧道内车流量的不同，随时调机转速，以便时刻保持洞内空气质量良好。
2 无盲点电子监控，及时掌握行车秩序
通过电子监控，及时发现交通事故等紧急情况。在发生交通事故等紧急情况时，一方面控制车辆出入，一方面通过监控还可以合理指挥、调度巡逻车、消防车、救援车到达事发现场，及时处置，排除故障，最大限度的保障高速公路安全畅通。
西汉高速公路路况复杂，交通基础设施众多，为了及时掌握道路信息及车辆行使信息，有效遏制违规，全线设有576个摄像机，隧道内每隔120m布设一个，外场长大纵坡及事故多发路段也均有布设，由分中心监控员实行24小时监控，每2小时全线路网监控排查，及时搜集上报路况信息；交警可借助电子监控随时观察监控区域内的车辆违章情况，发现为准就可通过录像机和视频打印机及时记录下违章车辆的车牌号、违章时间及违章情况，供违章处理人员执法。当有交通事故发生时，摄像机传回图像异常，视频事件监测系统报警，监控人员可第一时间确定事故位置并通知路政救援，采取应对措施。
3 供配电系统运行监测，有效预防断电故障
西汉高速公路沿线有箱式变电站60 个、变电所23个，供配电系统又有随着负荷点的分散沿线分布的特点，供配电所数量大、位置分散等难度。因此，供配电系统采用双回路供电，当其中一条供电回路中断，设备的用电可由另一路电在低压侧自动切换电源，确保用电设备正常运转。
4 隧道火灾自动报警，迅速出动消防救援
为了能第一时间对隧道火灾进行掌控，西汉隧道火灾报警系统采用了国际领先的双波长火灾探测器报警及感温光纤感温报警两种方式，火灾探测选用感温探测器，每隔30m设置一个，沿隧道边墙每隔 50m设手动报警器按钮。隧道内一旦发生火灾，火灾探测器及感温光纤会发送信号至监控中心消防管理机报警，管理人员可在监控中心远程控制隧道内防火门起落，并第一时间组织力量进行救援。
5 电子情报板远控操作，即时路况信息
西汉高速公路全线安装有情报板59 套，当遇到突发事件的时候，监控中心可随时信息，给司乘人员提供最新、有效的交通信息。
6 全计重收费软件应用，联网管理收费治超
西汉高速公路全线8个收费站全部安装全计重收费软件，应用在治理超限运输方面，可作为一个长效治理措施，扼制超限超载运输。其设备组成是由一组安装好的称台、传感器和含软件的电子装置所组成的独立系统。以上所列举的仅仅是支持高速公路运营的部分机电设备，类似的其它机电设备还有很多。现代化的高速公路离不开大量现代化的机电设备的支持。相信随着IT信息技术和自动化控制技术的飞速发展与融合，还会出现诸如集成化、智能化的机电系统，由这些设备所提供的稳定、安全、准确的收费解决方案，以及快捷、高效的公路交通监控、救援调度措施，及时、丰富的交通诱导信息，将越来越成为提高高速公路经济效益和服务水平的重要手段。
参考文献
【关键词】隧道监控 监控系统 高速公路
1 前言
随着社会的发展和智能化、网络化技术的普及，高速公路隧道中运用智能监控系统的作用越来越大。据调查显示，到2014年底，全国高速公路的通车里程已达11.2万公里。随着高速公路的快速发展，安全事故成为阻碍发展的一大重要因素，特别是在高速公路中的隧道区域，更是事故的高发段，以云南楚大公路为例，在楚大公路上出现了双洞长达6403m的九顶山隧道，隧道内具有道路相对狭窄、行车视线能见度低，易遭滑坡、泥石流等特点，一旦遇到紧急事件影响隧道行车安全。，因此，为保证行车安全，设置高速公路隧道监控系统具有十分重要的意义。
2 高速公路隧道监控系统的主要任务和作用
通过对高速公路隧道交通流、气候和路况的实时监视，提取交通流的特征值及环境特征值，在交通拥挤未发生时，及时采取措施，调整交通量，防止交通拥挤发生；在偶然事件发生时，能及时检测到偶然事件，发出报警信号，通知有关部门进行事件处理，同时利用各种信息手段，通知道路使用者，避免产生二次事故，减少交通延误和交通阻塞。通过各种技术处理，提高高速公路隧道交通监控系统的自动化、信息化、网络化水平。高速公路隧道监视系统具体功能如下：
（1）减少常发性拥挤的影响，减少偶发事件、交通事故及恶劣气候对隧道交通的影响。
（2）获得最大的交通安全，提高隧道通行能力，减少延误，降低运行成本。
（3）实时地向司乘人员提供必要的道路信息，出现交通异常和事故情况时，提供及时的救助，缩短处理事件的时间。
3 高速公路隧道监控系统的建设
高速公路隧道监控系统由交通检测控制系统、通风检测控制系统、照明检测控制系统、火灾报警系统、本地控制器五部分组成。同时隧道监控系统分为三级：隧道本地控制器、隧道监控室、分中心监控室。
3.1 交通控制子系统
交通控制子系统为整个隧道监控系统的基本功能，基本交通控制功能包括隧道入口设置可变情报板，可变限速标志和四显交通灯用来诱导交通。当隧道内出现交通堵塞、交通事故、火灾时，自动关闭隧道入口处信号灯和洞内车道控制标志。当交通量基本平衡，且单向交通量超过限制交通量的1/2时，当交通量严重不平衡，双向交通量之和小于限制交通量但单一方向交通量大于限制交通量的60%时，控制台应发出声光报警，经操作人员确认并清除报警信号后，入口信号灯应能自动周期地开关。确定信号开关周期时，应控制进隧车辆不超过限制交通量。可变限速标志与隧道内行驶车辆的平均速度及车道占用情况相适应，以便平衡隧道出入的交通流，避免或缓解隧道内拥挤堵塞情况。总的来说交通控制子系统负责交通数据采集和通行诱导，涉及的设备有车检器、车道控制器、交通信号灯、可变情报板、隧道横洞卷帘门等，其中车检器和可变情报板通过网络通信进行监控，由隧道管理站工控机负责；车道控制器、交通信号灯等通过开关量控制的设备则由就近的PLC负责采集和控制。
3.2 通风控制子系统
通风控制子系统根据检测到的透过率、CO浓度数据、交通量数 据、控制风机的运行台数、风向和运行时间，实现节能运行和保持风机较佳寿命的控制运行，并在发生火灾时，根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的安全及运行环境的舒适性。
3.3 照明控制子系统
隧道照明控制子系统根据洞口内外安装的光强度检测器检测到的洞内外光强数据、交通量变化以及白天、黑夜等情况，控制隧道的照明系统，调节出入口以及洞内的照明，保证行车的安全以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的，同时对洞内照明以及照明控制设备的状 况进行监视。隧道照明控制子系统由控制室计算机、本地控制器、照明控制柜、隧道内灯具、连接电缆等组成。
3.4 火灾报警子系统
火灾报警子系统是一套独立的系统，又要求火灾报警子系统与交通控制子系统和通风控制子系统，照明控制子系统联动。火灾检测点遍布整个隧道，统一由火灾报警主机采集，然后通过串口通讯协议发送给上位机。隧道内的火灾报警器一旦监测到报警信号，子系统自动将报警信息包括具体火灾报警点位置通过通信系统发送到监控中心，确认为火灾后，自动将交通控制子系统转为火灾交通处理，同时照明控制开启为最高级照明，通风控制子系统开启风机进行排烟雾处理。
4 高速公路隧道监控系统实际应用分析
初期建设的包括云南高速公路在内的隧道监控系统主要采用PLC作为本地控制器，对照明系统、通风系统、火灾报警系统、车检器和情报板等进行监控。后来具体到各个省份，总结以往高速公路建设的经验和教训，在隧道监控上采用隧道管理站与PLC本地控制器相结合的方式。高速公路隧道监控系统的应用可以分为短隧道和长隧道两种。对于本路段小于1000米的短隧道，可以采用短隧道PLC采集各个设备（供配电、照明）的运行状态，并控制各个设备运行的功能。对于本路段在2000米以上的特长隧道，长隧道主站PLC要起到数据桥梁+联动控制作用，主站PLC能够正确地与各个从站PLC进行数据通信。同时长隧道的设备较短隧道复杂，各个子系统除了各自能够独立运行之外，在一些外部条件的触发下还能进行联动运行，比如隧道发生火灾的情况下。
5 结语
随着社会的进步和科技水平的发展，相信高速公路隧道监控系统将会更好地满足行车安全，提高行车效率，构造和谐行车环境。但不可否认高速公路隧道内相对容易发生交通事故，这也体现了高速公路隧道监控系统具有较大的现实意义。文章阐述了高速公路监控系统的任务和作用、结构和控制以及应用。随着科学技术的发展，有理由相信在不久的将来，高速公路隧道监控系统将更加完善。
参考文献
[1]宋秀清，刘杰主编.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2005.
[2]宋颖华.高速公路隧道监控系统的方案设计[J].东北公路，2000（03）.
[3]严权锋.移动视频监控系统中的关键技术研究[J].无线电通信技术，2008，34（4）：33-35.
[4]高速公路丛书编委会.高速公路交通工程及沿线设施[M].北京：人民交通出版社，1999.
作者简介
张振东（1985-），男，山西省太原市人。大学本科学历。现为山西省交通信息通信公司工程师。
【关键词】隧道；照明；节能；优化
重庆三环高速公路永川至江津段黄瓜山特长公路隧道目前已施工完成。按照交通运输部（2012）交政法发419号文件[1]通知要求，在隧道工程中推广采用智能通风照明控制技术，开展隧道绿色照明工程和根据相关任务组织实施节能减排科技专项行动，促进交通运输节能减排科技研发、成果转化和标准化工作，加快推进交通运输节能减排能力建设项目研究的精神。本文以黄瓜山隧道照明系统节能作为探讨对象，参照国内先进经验及已投入运营的陕西秦岭小黄川隧道、贵州黄果树隧道照明系统施工经验，作出一些探讨。
本文主要从洞外亮度优化、先进节能灯具选择和隧道照明系统的智能控制等3个方面阐述隧道照明系统的节能优化。
1 洞外亮度设计优化
1.1 隧道洞口亮度值L20的优化
现行《公路隧道通风照明设计规范》[2]照明设计计算中的一个重要参数是L20（S），即洞外亮度。洞口段加强照明是隧道照明最重要的部分。在1000m以下的中短隧道，加强照明的功率约占整个隧道照明功率的60%～80%，在3000m以上的特长隧道中也要占到30%以上。其取值范围在规范上相差很大，一般设计时取值都偏于保守，导致入口段、过渡段亮度指标偏高，要达到预期亮度指标则需要加密灯具，增大灯具功率，人为地增加L20（S）值，造成能源的浪费。因此，可采用各种技术手段将洞外亮度尽可能降低，以此来降低亮度指标达到节能的目的。比较可行的做法有以下几种：
根据JTJ 0261―1999《公路隧道通风照明设计规范》，加强照明平均亮度需求值主要取决于洞外亮度L20，其计算式如下。
入口段平均亮度：Lth=K×L20 （S）（K表示入口折减系数）；
过渡段1平均亮度：Ltr1=0.3× K×L20（S）；
过渡段2平均亮度：Ltr2=0.1× K×L20（S）；
过渡段3平均亮度：Ltr3=0.035× K×L20（S）。
设计阶段，隧道洞外亮度L20往往无法实测，目前普遍做法是查表取得，取值范围为4000～5000cd/m2。对重庆、贵州、陕西、云南、福建等省市多条高速公路隧道照明设计参数进行了了解，其结果表明，一般情况下该取值可有所降低，其中端墙式洞口可取值为3500～4000cd/m2，削竹式洞口亮度可取值为3000～3500cd/m2。黄瓜山隧道采用削竹式洞门设计方式，洞口亮度实际取值约3100 cd/m2，优化后的照明设施和运营费用比原设计节约15%～20%。
1.2 洞外过度段减光优化
根据黄瓜山隧道口的地形条件，设计采用遮光棚作为减光结构物，遮光棚的立柱尺寸尽量小，以减小光反射，在立柱间可搭配个体较大的绿化树木，在减光的同时增加行车舒适度，并可在一定程度上降低噪音和吸附灰尘。遮光棚上部结构可根据情况选择不同型式，如选用混凝土预制横梁或造型，减光作用好，养护简单、方便；但其体积较大，自重大，会给正常行驶带来压抑感，同时影响下部尺寸，其次，横梁或造型间有空隙，雨雪天会造成路面湿滑，有行车隐患，行车速度低的时候，频闪效应明显。更好的选择方案是采用特种玻璃钢等透光材质进行上部覆盖，优点是，第一、其透光性在减光的同时不会给路面留下阴影，基本消除频闪效应；第二、雨雪天可保持路面不受影响，保证行车安全性，但缺点是造价较高，养护较为复杂，如图1、图2所示。
图1城市隧道遮光棚示意 图2未进行上部覆盖施工的遮光棚示意
洞口挖方边坡根据坡率尽量选择个体较大的植被品种，可显著提高减光效率，碎落台选用低矮灌木可有效降低噪音并有吸附灰尘的作用，如图3所示。路基填方段可采取增加遮阴绿化树木达到减光的效果。
图3 挖方边坡低矮灌木绿化示意
1.3 洞门结构形式选择
洞门尽量采用削竹式或环框式洞门形式，贴近自然，且自身反射率低。当洞口朝向光线异常强烈时，可采用棚洞式洞门型式进行减光处理，如图4所示。
图4 棚洞式洞门型式进行减光处理效果
若确实需采用端墙式洞门，则需对墙面做吸光处理或种植藤本植物，附着在洞门墙表面，如图5所示。
图5 端墙式洞门藤本植物吸光效果
黄瓜山隧道洞门为削竹式设计，在结构上即保证了洞门附近的边坡和仰坡的稳定，同时在景观上又起到了修饰周围景观的作用，还有效地降低了强光反射对人眼的刺激，真正做到了洞门与周围生态环境有机结合。黄瓜山隧道洞门如图6所示。
2 灯具选择和布设
隧道洞内的照明设计需重点考虑以下几个方面：路面亮度、路面亮度均匀度、频闪效应等，现有常规灯具及布设型式（两侧对称布置或非对称布置）均能满足路面亮度要求，但亮度均匀度较差，频闪效应很强。
路面亮度均匀度差会导致路面连续、反复的出现亮带和暗带，使驾驶员产生视觉疲劳，如果再出现个别位置的亮度差异过大则会造成视觉错误进而引发危险。选择灯具时，黄瓜山隧道在设计上采用了扩散角度较大的高压钠灯，同等灯具布设条件下，扩散角度大的灯具会使路面具有更强的均匀性；同时为了提高照明灯具的照明效率，布置灯具时从设计上提高了灯具的安装高度。比如加强照明段和基本照明段，设计采用拱顶侧偏布置方式，将灯具位置向隧道中线靠近，尽量使灯具表面与路面平行，此做法可有效增加路面亮度均匀度并提高亮度利用率，从而加大布灯间距，减少灯具布设数量而节约能源，如图7、图8所示。
图7 现有灯具布置方式 图8 优化后灯具布置方式
频闪效应主要指隧道灯具排列的不连续性使驾驶员受到不断的明暗反复刺激产生的视觉不适，会带来同路面均匀度差一样的严重后果。人眼的频闪不适影响为2.5～15Hz，以重庆地区隧道限速60km/h为例，若要消除频闪的不良影响，布灯间距应小于5m或大于46m。由此可见，隧道进、出口段及过渡段均容易满足此要求，但目前隧道基本照明段的布灯方式难以满足此要求，布灯间距小则其经济性差，而布灯间距大则亮度无法满足亮度要求。因此，黄瓜山隧道在设计上为了减低频闪效应采用了与提高路面亮度均匀度相同的布灯方式（拱顶侧偏布置），同时将灯具设计为高效能的LED灯具，以此来最大限度地解决亮度要求与频闪效应的矛盾。
考虑节能要求在灯具具体选择时，应尽量选择高效、节能的灯具，如LED灯、无极灯等。目前，这2种灯具的技术都已成熟，成本也较早期便宜很多，经济效益明显，尤其LED灯的节能和高效更为明显，加之近期厂方供货价格降低明显，应尽可能考虑采用。
3 隧道照明控制优化
隧道照明系统除了以上措施外，为了提高整个系统的智能控制程度，黄瓜山隧道拟采用隧道照明节能控制系统。
3.1 隧道照明分级
隧道照明按白天晴天、云天、阴天、重阴天、夜间及深夜6级控制进行分类定义，由不同的照明配线回路和照明监控实现。隧道出入口加强照明段用于加强照明的400W、250W和100W高压钠灯白天全部开启，云天间隔减半，阴天再间隔减半，重阴天只开启入口段少量灯具（含应急照明，采用LED调光控制），火灾时开启所有照明灯具；紧急停车带照明和应急照明灯具常开；横通道灯具常闭；洞外路灯在夜间及深夜全开，其余时间全闭。
3.2 隧道照明节能装置
在照明系统设计上增加节能控制装置，这种方案较为经济和实用。目前国内销售的照明节能设备很多，其中智能照明调控节能装置所占比例较高。
智能照明调控节能装置采用RISC指令集的高速微处理器对各种信号进行自适应运算，动态调整电压、电流，进而形成对电能质量的有效控制和补偿。根据照明调控系统的反馈电压和电流动态调整输出，达到启动、软过渡、稳压、节能的目的。其优点有优化电力质量、有效保护电光源、延长使用寿命、智能照明调控、适应性好、可靠性高、配置灵活等。
隧道照明节能控制系统通过预设的控制级别，采集洞口内外安装的光强度检测器检测到的洞内外的光强数据、交通量的变化以及白天、黑夜等情况，控制隧道的照明系统，调节隧道洞内各段的照明亮度，保证行车安全，并且在满足照明要求的情况下尽可能地达到节能运行，同时对洞内照明以及照明控制设备的状况进行监视。
4 结语
本文通过从洞外亮度优化、先进节能灯具选择和隧道照明系统的智能控制等3个方面阐述隧道照明系统的节能优化，在助推交通系统节能减排系统的同时，产生节电效益，在一定程度上减少了后期隧道运营成本，应用前景和经济、社会价值明显。由于科学地节能设计、优化了灯具使用的方案、应用新的节能灯具，如LED灯和智能照明节电装置等一系列措施，将使得黄瓜山隧道的照明系统产生了明显的节电效益，预计高速公路开通运行时实际的节能率在20%以上，将给隧道运营方带来很大的经济效益。
参考文献：
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[2] 交公路发【2000】31号，公路隧道通风照明设计规范.2000.1.2
[3]《高速公路机电系统》翁小雄 著 人民交通出版社 ISBN：9787114036255
[4] JTG F80/2-2004《公路工程质量检验评定标准》 第二分册 机电工程
[5] JTG F60―2009《公路隧道施工技术规范》
[6] JTG D80-2006《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》
关键词：公路隧道；供配电；照明；节能；视觉
Abstract: The design is the success or failure of the project, is a very important and challenging work. Highway tunnel lighting systems for power distribution and operations management is to protect the highway tunnel system to safe and reliable operation of the premise and foundation, we can see the importance of their design work. This paper on the highway tunnel lighting system for power distribution systems and the design features a detailed elaboration.
Keywords: highway tunnel; supply and distribution; lighting; energy; visual
中图分类号：U453.7文献标识码：A
公路隧道供配电系统的设计要点
（一）变压器容量的选取
隧道供配电设计中，变压器容量选取比较常用的方法是将一个隧道变电所总的计算负荷一分为二，正常情况下，由2台同容量的变压器各自承担总负荷的一半（2台变压器分别由一路10kV电源供电），当一路外电失电或一台变压器故障检修时，由另一台变压器承担全部负荷。笔者认为这种方法有如下不妥:
隧道用电负荷主要是照明和通风负荷，而隧道通风设计通常按1次设计、分期实施的模式进行。近期交通量较小，通风负荷也较小;远期(一般为10年之后)随着交通量的增长，通风负荷也相应增加。近期和远期的通风负荷有时相差达数百千瓦。若按远期负荷选取变压器将造成极大的浪费。
由于要求每台变压器在紧急情况下能承担全部负荷，变压器的容量就必须按总的计算负荷来选取。正常情况下，变压器的负载率仅为0.5甚至更低，必然造成变压器运行效率过低，损耗过大。
因此，较合理的做法是计算负荷按近期负荷考虑，采用增设变压器或更换大容量变压器的方法来满足远期的供电要求;单台变压器的容量按能承担全部一级负荷和部分重要二级负荷，并同时保证正常情况下变压器负载率在0.6～0.8之间这2个条件来选取。这样，在正常情况下，既可以使每台变压器达到如%以上的效率，同时在紧急情况下又可以充分利用干式变压器的短时过载能力，满足主要的供电需求，从而达到经济、节能、实用、安全可靠的目的。
当然，最终确定变压器容量时，还要综合考虑其它一些因素，如:环境温度的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗；变压器台数的合理选择和技术经济比较等。
（二）洞外变电所的选址
由于隧道洞外地质地形条件千差万别，若变电所选址不合理须重新调整，则原有的低压配电系统就可能不适用了。比如高速公路隧道变电所从路线左侧调整至右侧，电缆敷设的长度可能会有上百米的差距，而某些1km左右的隧道只设置一个变电所，如果变电所从隧道进口端调整到出口端，则原有的整个低压配电系统甚至须全部调整。一般来讲，隧道洞外变电所的选址在遵循尽量靠近负荷中心的前提下，须考虑以下几方面问题：
1、隧道洞外地形地质情况
变电所应设置在洞口地形条件较好的位置，以便于施工和后期的运营管理，同时变电所场地须保持稳定，不能处于滑坡、泥石流等不良地质地带，以保证变电所的长期正常运行。
2、隧道土建的施工情况
隧道土建施工时往往会对隧道洞口场地进行改造、平整，以便用作混凝土搅拌站、钢筋房等施工场地，而且该洞口也是施工电源的引入点。变电所选址在临近隧道口的施工场地处，
在隧道完工后变电所的修建就可部分或完全利用原施工场地，同时变电所10kV外线的引入也较方便。
3、消防水源的位置
该因素主要是针对仅须在一端洞口设置变电所的隧道而言，为便于消防系统的控制和管理，隧道变电所应设置在有消防水源的一端。
（三）电缆的选择
在高速公路供配电设计中，尤其是隧道供配电设计中要注重电缆的选择，隧道照明大多采用回路分级控制，回路数较多，供配电电缆的量很大，尤其对于长及特长隧道，电缆截面的选择不仅对于投资成本，而且对于后期运营费用都将产生较大影响。电缆截面选择过大不仅会增加建造成本，而且线缆上的电能损耗也将增大，浪费电能，增加运营成本；电缆截面选择过小，则容易出现供电故障，对人员和设备的安全性造成威胁。在设计中，要尽量准确计算负荷与电流，核实电缆压降，正确选择电缆截面，在保证供电可靠的基础上提高经济性。
（四）应急电源的选择
在高速公路供电负荷中，机电的三大系统和隧道照明、消防负荷大多为一、二级负荷，所以应配备应急电源，除了配备柴油发电机组外，还多处使用UPS对重要设备进行供电，比如机房、收费负荷及隧道应急照明、变电所操作电源等负荷。
在隧道照明的应急供电过程中，在保证EPS产品质量的前提下，可以采用EPS取代UPS，EPS与UPS的区别是:
EPS具有持续供电功能，对于逆变切换时间要求不高，可有多路输出且对各路输出及蓄电池具有监控检测功能，日常着重旁路供电，市电停电时才转为逆变供电，电能利用率高（90%以上）。
UPS(在线式)仅有一路总输出，一般强调其稳压稳频、切换时间极短、净化市电三大功能，日常着重整流/逆变的双变换电路供电，只有在逆变器发生故障或超载时才转为旁路供电，电能利用率不高（80%～90%）。
采用隧道照明节能控制柜后，供电电压质量得到了一定保障，可以采用EPS取代UPS对应急照明等负荷进行供电，不仅可以降低成本，而且对于节能也有好处。在欧美等电网及供电质量比较完善的国家，为了节能，部分UPS已被逆变切换时间极短(小于10毫秒)的EPS取代。当然，由于EPS是离线式，是最后一道屏障，而且隧道内环境较为恶劣，所以必须满足可靠性的要求。
公路隧道照明设计的要点
（一）隧道照明区段的划分
隧道照明可划分为引入段、适应段、过渡段、基本段和出口段等五个区段照明，其每个区段照明的作用是：
1、引入段
消除“黑洞”现象，使驾驶员在洞口处能辨认障碍物。
2、适应段
进入隧道后，驾驶员能很快适应并消除“黑洞”现象。
3、过渡段
驾驶员逐渐适应隧道内部照明。
4、基本段
隧道内部基本照明。
5、出口段
在白天，使驾驶员能逐渐适应出口处的强光，消除“亮洞”现象；在夜间，使驾驶员能在洞内看清外部道路的线型及路上的障碍物，消除出口处的“黑洞”现象。
隧道照明的设计亮度以白天和夜间两种不同情况来确定，白天照明的隧道，其照明区段的划分和路面最低亮度可按表1进行设计。
表1 区段照明长度及路面最低亮度
注：（1）上表是以隧道口部环境亮度为4000cd/m2 为基本亮度拟定的，如果洞外亮度大于或小于4000cd/m2 表值应乘以系数k0。K0=洞外环境亮度/4000。
当洞口没有减光措施时，要考虑缩短或取代引入段。
当设计速度超过80km/h 时应作专门研究。
在白天，隧道出口段的照明亮度同入口段的照明亮度，应比隧道内基本照明亮度值高；在夜间，则相反，应低于隧道内基本照明亮度值，当隧道外有路灯照明时，隧道内路面亮度值不得低于露天亮度值的2倍。
（二）照明光源及灯具
照明光源及灯具的选择是否适当是隧道照明质量有无保证的关键。隧道照明的光源，除应满足在隧道特定环境下的光效、光通量、寿命及工作特性、光色、显色性和控制配光的难易程度等要求外，还应选择在汽车排烟形成的烟雾中仍能保证有良好能见度的光源。
因此，通常情况下，应使用在烟雾中有较好透视性的低压钠灯或高压钠灯，如果是短隧道或柴油车比率较小的隧道，烟雾会少些，亦可使用显色性相对较好的荧光灯。隧道出入口的照明，可选用光通量高的高压钠灯。选择照明器时应注意选择尺寸合理、耐腐蚀性强、不易老化、防潮和防喷流的灯具。照明器应有较好的配光性能，避免眩光，可采用专用的隧道灯。
（三）照明灯具的布置
在我国隧道照明设计中，大多采用灯具两侧交错或对称布置方式。有些隧道因灯具间距布置不合理，产生隧道照明光斑或者让驾驶员在行驶过程中产生灯光频闪效应，使驾驶员产生视觉疲劳，对行驶的安全性构成威胁。灯光频闪效应与行车速度和灯具布置间距有关，规范要求闪烁频率应大于15Hz或小于25Hz，CIEO88同时建议对于行驶时间超过205的隧道，应避免闪烁频率位于4Hz一11Hz之间。当灯具发光面长度大于相邻灯具首尾间距时可看成连续光带，可忽略闪烁频率限制。所以在隧道照明设计中，在满足照度、均匀度以及频闪要求的前提下，可以优化调整灯具的布置，减少灯具数量，达到节能省电的目的。
表2 不产生闪烁的灯具间距要求
（四）隧道照明调光控制方式
目前国内大多数隧道照明控制中，不论是手动控制还是自动控制，都采用回路分级调光控制，这种控制方式会因关掉某个或某几个照明回路后，引起照度分布的不均匀。产生光斑效应，甚至使照度达不到要求，而LED灯或无极灯都能实现灯具的无极调光控制。无极调光通过控制灯具电流来调整光源光通量，无需间隔开关灯具，可以进一步提高亮度的均匀性、夜间隧道内行车的舒适感和安全系数，同时更精确地控制亮度，避免灯具的反复开关，延长灯具使用寿命，节约能源，降低养护支出。
随着各种控制理论的不断发展，智能照明调控装置已经出现和应用，可以实现根据白天、夜晚以及车流量大小等因素随时改变隧道的照明水平，节约电能，同时满足行车要求，尤其是当车流量减少时，能够根据隧道特点，实现全部灯具整体亮度减弱，降低能耗，同时保证隧道内亮度均匀度不变，保证行车安全性。智能控制系统可采取光控、声控或时控，调光手段将比以前更先进、方便和灵活。
结语
综上，公路隧道照明设计应首先根据当地光气候等实际情况，对洞口土建进行精心设计，降低洞口景物亮度，选择适宜的设计参数，并且要采用新颖的察觉对比法进行隧道照明设计理念和视觉科学的研究成果，严格把握好一个合适的“度”，即采用合适的隧道照明设计标准值，切实解决好隧道有的视觉问题。
参考文献
[1]陈仲林，孙春红.公路隧道照明设计研究[J].灯与照明，2007.9.
关键词：高速公路，特大桥， 交通工程设计
随着我国高速公路建设事业的飞速发展，建设高速公路以带动当地经济的发展已经成为当前公路建设的一项重要任务。这是我国基础设施建设的重要一环，也是国民经济建设战略的迫切需要。
但是，高速公路横跨大江、大河的特大桥区地质和气候条件复杂，因此跨江、跨河大桥往往存在着桥梁较长、跨径较大、视距不良等不利于交通安全和交通管理的情况，这就决定了跨江、跨河大桥的交通工程设计有其自身的鲜明特点。
下面结合荆岳长江公路大桥交通工程设计，总结跨江、跨河大桥交通工程设计的特点。
一、项目概况
项目起自湖北省监利县白螺镇王李村，跨长江后止于湖南省岳阳市云溪区道仁矶镇大鼓山，建设总里程5.419公里，其中长江大桥总长4302.5米，设白螺互通式立交和收费管理养护分中心一处。
大桥主体工程为跨南汊深泓主桥和跨北汊滩桥：主桥为主跨816米混合梁斜拉桥，跨度布置为（100+298）m+816m+（80+2×75）m，桥塔为 H型，南塔高224.5m，北塔高267m；北滩桥为100 m＋5×154m+100m七孔预应力混凝土连续梁桥。
二、在设计中需要重点解决的问题
1.桥梁跨径大，并且横跨长江航道，如何在有效地对它们进行监控和管理的同时控制系统的规模是设计中要重点考虑的问题。
2.省界主线收费站与白螺匝道收费站距离很近，如何优化收费管理模式是值得探讨的问题。
3.桥上设置种类复杂，用电负荷大，而设置变电所的条件有限，如何在有限的条件下解决桥上设施的供电问题，也是一个重要问题。
4.跨江大桥结构复杂，行车安全、设施维护等对照明要求均较高，应在满足照明需求的基础上，尽可能合理布置照明设施并进行有效的运行控制，以节约造价及运营费用。
三、交通工程设计的特色
1. 管理体制
荆岳大桥全线仅有1处白螺互通房建区，其中设置有监控收费通信分中心、养护工区、白螺收费站。
全线设置2处收费广场：白螺匝道收费广场和主线收费广场。
2.监控系统
跨江大桥有别于普通路段，其监视的重点是桥上的交通运行状况，大桥设施整体运行状况、桥下水面的运行状况，控制的重点是桥上的交通引导控制，以及异常事件下的交通组织。
根据荆岳大桥构造的特点、交通运行的特点以及运营管理的需要，大桥监控系统在设计中分别针对不同桥梁路段，分别实施监控，即主桥区监控、引桥和滩桥区监控。
主桥区在两个主塔上设置塔顶全景摄像机，以宏观监视大桥整体运行状况；在主塔塔柱上设置道路监视摄像机，监视主桥交通运行状况；在主塔内设置电梯监控摄像机；在下塔柱设置水面摄像机用于监测航道及水面情况，以对船只航行及撞桥风险进行预警。
引桥和滩桥区按500米间距设置固定摄像机，按1000米间距设置遥控摄像机，用以监视道路运行状况，收集交通异常事件信息，同时通过对固定摄像机视频的分析自动判断交通异常事件；并设置气象检测系统用于检测气象参数；在上桥前及互通前设置门架式及悬臂式可变信息标志，以便在交通事故及异常气象条件下的进行有效的交通疏导与控制。
在白螺互通设置监控分中心，可实施本路全线的交通监控和大桥全貌、水面、电梯内的监视，并对路段交通进行协调控制，根据大桥运行状况实施对大桥交通的组织管理。
3. 通信系统
（1）通信传输系统
通信系统在监控分中心设置一处通信站，并通过与之相连的随岳南高速公路接入湖北省高速公路通信专网，实现数据、语音、视频、办公自动化等信息的传输和管理。
（2）大桥和水面有线广播系统
为了配合大桥的运行和管理，在大桥跨江主桥设置桥面诱导广播。根据大桥主桥桥面的交通状况，通过广播系统指挥桥面车辆，随时随地制止违章，指挥交通运行，交通信息。
同时为了保护大桥安全和保障水面客运、货运的航行安全，设置水面安全广播，并配合水面监控摄像机使用，指挥过往船只，预防水上交通事故发生，保护大桥安全。
（3）通信管道
跨江大桥一般采用混凝土箱梁、钢箱梁等各种形式，与一般路段大桥形式有别，如何做到通信管道与桥梁主体工程的协调配合，满足桥上各种设施通信的需要，并尽可能降低造价，是跨江大桥管道设计重点考虑的问题。
根据荆岳大桥的通信传输需求，以及就近高速公路管道连通的需要，荆岳大桥干线管道在起点至北岸主线收费站之前采用12孔40/33（外径40mm，内径33mm）硅芯管铺设，在北岸主线收费站之后至路线终点（即跨江大桥段）采用18孔40/33硅芯管铺设；干线管道在路基段埋设在上行侧，在引道桥、引桥及过渡孔桥、滩桥段采用外挂钢管箱的形式设置在上行线桥侧，在主桥段从钢箱梁及混凝土箱梁上行侧边箱的预留孔内通过，并在钢箱梁及混凝土箱梁内设置电缆桥架。
为了便于监控设备的电缆铺设及考虑到桥上不便设置横穿管道，在下行侧设置2孔40/33硅芯管为支线管道；支线管道在路基段埋设在下行侧，在引道桥、引桥及过渡孔桥、滩桥段采用外挂钢管箱的形式设置在下行线桥侧，在主桥段从钢箱梁及混凝土箱梁下行侧边箱的预留孔内通过，并在钢箱梁及混凝土箱梁内设置电缆桥架。
4. 收费系统
由于跨江大桥路线比较短，大桥收费分中心只负责管理白螺匝道收费站和省界主线收费站，所以将收费站级管理与分中心级管理合一，由分中心统一完成对收费业务的管理和监控，节省运营成本和投资费用。收费分中心与省界主线收费站、白螺收费站的站房合建。
通过这种模式，能够有效的减少收费站的规模，减少值班人员，降低工程造价。
5. 供电系统
根据大桥供电外线条件、用电负荷分布等情况，大桥采用中压供电方案。中压供电具有配电线路长，供电范围大，电缆截面小，投资较小，扩容性好，维护较少等优点。因此中压供电特别适用于大桥使用。
考虑后期大桥运营管理模式，大桥正常运营供电电源引自湖北侧开闭所（监利），湖南侧开闭所（岳阳）作为备用电源。
根据大桥用电负荷分布，在大桥的南北主塔和大桥终点设供电电源点。从中心变电所引两路5.5KV电源出线，一路5.5kV电源给大桥景观照明、箱梁除湿、主塔电梯等设备供电，一路5.5KV电源给道路照明、监控、航空障碍灯、航标灯、箱梁、主塔照明及检修、结构检测等设备供电。
沿线用电负荷中心集中在南北主塔处，供电设备安装在南北主塔下横梁，南北塔各设1套分体环网箱、5台5.5/0.4KV的埋地变压器及其配套的低压配电箱。在大桥南岸施工已建变电所内设一箱式变电所，给大桥南段道路照明供电。
为实时了解沿线供电设施的运行状况，在荆岳大桥实施电力监控系统，在各变电站点的高、低压系统中设微机综合保护测控装置，对10kV进线、线路变压器组、出线进行继电保护和运行测控，并对低压进线单元、出线单元、电容补偿单元分别设置相应的微机测控装置，以实现实时监测。
6.大桥照明
全线桥梁照明采用12m高单挑臂路灯，路灯照明为两侧相对矩形排列，灯具采用双灯头型式，功率主桥段250W+150W，其余路段150W+100W，灯距主桥段30m，设计平均照度22～30Lux，并采用“时段组合”运行控制模式。
为便于人员在塔柱（箱梁）内行走及进行维护工作，需对内部空间进行照明和设置检修插座。主塔内部照明采用2*15W荧光灯，在主塔内明装于侧壁，每两个全平台之间，按每隔3m设置一盏。主桥箱梁内部照明采用2*15W荧光灯，防爆灯具，钢箱梁每横隔板间设置1盏，混凝土箱梁每个横隔板间设置2盏。箱梁内插座每个横隔板设一套，安装在梯形桥架的侧壁。
四、结束语
跨江大桥一般都是区域跨江、过境交通的主干通道，其交通量大、行车条件复杂、气象条件复杂，并且在异常情况下不便于进行有效的交通疏导与救援，因此其交通工程设计应重点考虑交通事故的预防，设施运行状况的监测以及异常事件的应对措施。结合大桥的结构特点、气象特点、交通特点，采取有效的交通监视、设施监测手段，实时了解道路交通及桥梁设施的运行状况，并采取道路照明、信息、交通控制、广播提示等一系列手段，对交通流进行干预，预防交通事故的发生，保障行车安全和交通畅通；同时，采取先进的交通异常事件自动检测和判断手段，第一时间发现交通异常，并及时采取科学、有效的交通疏导和控制措施，降低异常事件对邻近交通流的影响，并尽快组织救援和疏散，尽早恢复交通，以确保区域路网的畅通。
关键词：高速公路；隧道；机电设计
1引言
近年来，随着我国综合国力的不断增强，对基础设施建设的投资也不断增多，高速公路作为国民经济发展的重要基础产业得到了先行发展。为了减少社会物流时间，提高社会物流效率，我国高速公路里程持续高速增长，已经形成了全国性的高速公路网络，实现了全国各地区的快速连接。在高速公路的建设过程中，有时需要穿过山地丘陵地区，为了提高高速公路的建设及通行效率，在绕行建设的经济性较差时就需要通过隧道穿行，隧道已经成为高速公路中的重要M成部分。
由于隧道内光照条件不好，通行空间较为狭小，空气质量也明显差于外部环境，容易诱发交通事故，而一旦发生交通事故将导致严重的交通堵塞，并且外部救援短时间内难以进行救助和交通疏导，直接影响高速公路的正常运行，因此设计配置高速公路隧道机电系统，保障隧道内良好的车辆通行环境，对隧道内的车辆通行情况进行实时监测十分必要。本文主要针对高速公路隧道机电设计进行了分析与研究，并对其进行了简要的阐述。
2高速公路隧道机电系统的设计
2.1隧道供配电系统
2.1.1隧道电源设计
为了保证隧道内的通行安全，需要确保24小时不间断的供电，因此隧道电源除了来自当地电网的10kV配电线路外，还配置有柴油发电机组作为备用电源。为了保证电源切换期间的不间断供电，一般隧道内还配置有EPS电源用于照明系统的供电以及UPS电源用于其他机电系统的供电。
2.1.2隧道配电方式设计
隧道照明系统与通风系统是隧道内电能消耗较大的两大机电系统。通风系统一般多使用射流风机，采用放射式的配电方式，并且为了便于风机动力配电箱的维护与检修，多采用双电源配电方式。照明系统不同于通风系统，需要根据隧道内的照明需求配置不同的回路，同时考虑到便于照明电源的维护与检修，通常将检修插座安装于照明配电箱中。
在隧道配电系统中，一般配电电缆多采用电缆沟敷设的方式，接近风机吊挂处时可以采用预埋管将电缆引至风机电机处。为了提高配电安全性，考虑到其放灾需求，一般隧道配电电缆多采用阻燃耐火电缆。
2.1.3隧道接地系统设计
为了保证隧道内机电系统的用电安全，所有不带电的金属外壳都需要进行可靠的接地处理，同时接地点做好相应的防腐处理。为了简化隧道内的接地操作，一般可以直接利用隧道工程中的各类扁钢、钢筋网、钢管等实现自然接地。对于隧道内电缆桥架、电缆沟支架与电缆沟底的接地网一般直接进行焊接处理，并做好防腐处理，保证其接地的可靠性。
2.2隧道照明系统
2.2.1隧道照明系统设置
隧道内光照条件明显差于外部环境，为了保证隧道内的行车安全，需要设计科学合理的照明系统保证隧道内的照明质量。同时考虑到隧道内外光照方式的不同，车辆在进入或离开隧道时司机可能需要较短的时间适应新的光照环境，这就容易导致交通事故的发生，因此在隧道光照系统设计时，要充分考虑到隧道内外的光照变化情况，根据外部光照情况及时调整隧道内的光照强度，同时在隧道入口及出口处可以设置光照强度渐变的光照方式，帮助车辆司机尽快适应新的光照环境，避免因为光照环境突变导致的交通事故。
基于这一考虑，一般在隧道照明系统中分别设置入口照明段，过渡照明段、中间照明段以及出口照明段等几个部分，根据隧道设计需要还有可能设置横洞照明以及紧急停车带照明等。具体隧道照明系统设置如下表所示：
2.2.2隧道照明控制系统设计
为了保证隧道内照明情况与外部环境亮度相适应，需要根据隧道外亮度变化情况以及交通流量情况实时调整隧道内的照明亮度，分级对入口段、过渡段、出口段的照明亮度进行调整。一般来说为了简化照明控制逻辑，可以将天气情况分为晴天、多云、阴天、严重阴天、夜间以及深夜六种不同等级进行控制，综合考虑天气预报信息以及隧道外部实时天气信息判断天气情况，并按照预设的控制逻辑调整隧道内的照明亮度
为了提高隧道内照明系统控制方式的灵活性，一般采用自动控制与手动控制及远程监控控制相结合的综合控制方式，通常情况下自动控制即可满足隧道的照明情况，但当自动控制出现偏差导致隧道内照明情况不满足车辆通行需求时，可以进一步通过就地手动控制或远程监控控制将照明亮度调整到位。
2.3隧道火灾监视系统
2.3.1隧道火灾报警系统
为了保证隧道内的通车安全，一般配置有火灾报警系统，通过分布式的火焰探测器、烟雾探测器等对隧道内的情况进行实时的监测。除此之外感温探测光缆一般也在隧道中得到应用，通常在隧道顶部连续布设，用于监测隧道内的温度变化情况，及时发现隧道内的异常情况。 为了进一步提高隧道火灾报警系统的灵活性与可靠性，一般还配置有手动报警装置，均匀分布在行车方向的右侧墙壁上，一旦火灾监测系统不能及时发现隧道内的火灾时，人们可以通过手动报警按钮及时向消防部门及时报告火灾的发生。
当火灾监视系统检测到火灾的发生时，立即向有关消防及其他部门发出告警，一方面通知消防部门及时前往火灾现场进行灭火，另一方面通知高速公路管理部门立即采取预案避免高速公路的拥堵，通过LED告示牌等方式及时向行驶车辆告知前方路况情况。
2.3.2隧道风机联动系统
当隧道火灾监视系统检测到火灾发生时，除了向外界有关部门及时通知现场火灾状况外，还要启动隧道风机联动系统，及时排出隧道内的烟气，保护隧道内人员的生命安全。风机联动系统在完成排烟任务的同时，却也给火灾的蔓延带来了新鲜的空气，这就要求风机联动系统的排烟速度需要根据现场火势情况及时进行调节。
2.4隧道路况监视及广播系统
2.4.1隧道路况监视系统
为了便于管理人员及时了解和掌握隧道内的路况情况以及车辆通行情况，一般需要在隧道内外布置相应的彩色摄像机用于对路况的监视。通常情况下，隧道进出口处各设置一台全天候自动变焦的彩色摄像机，用于对车辆进出隧道的情况进行监视，及时掌握隧道内的车辆拥堵情况；隧道内一般每个150米左右布置一台带有防护罩的固定彩色摄像机，顺着车行方向进行监视，同时考虑到隧道内的光照变化，摄像机需要具备自动光圈调节的功能，以适应光线强度的变化。隧道内外摄像机采集的隧道图像均通过监控站进行存储，进而向上层管理平台进行上传和显示。
2.4.2隧道广播系统
为了及时通知隧道内车辆相关路况情况，一般在隧道内配置有有线广播系统。当上级监控中心发出广播内容后，经由主控设备、隧道现场分发设备最终传输至隧道内的喇叭处进行广播，便于驾驶员及时了解高速公路路况。
3结束Z
随着我国经济社会的不断发展，高速公路扮演着越来越重要的角色，其对我国国民经济的健康发展有着重要的积极作用。随着我国高速公路里程的不断增长，隧道已经成为高速公路中的重要组成部分，其对高速公路的安全运行意义重大。本文主要针对高速公路隧道中的机电设计进行了简要的分析与阐述，相信随着相关技术的不断完善，高速公路隧道的安全性必将得到进一步的提升。
参考文献
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关键词：隧道照明;问题;现代隧道;光纤照明;光导照明
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
我国的高速公路建设事业在蓬勃发展，陆续投入运行的高速公路隧道里程日渐增多。照明系统作为高速公路隧道机电系统中最重要的一个部分，随着高速公路隧道的广泛采用，隧道照明水平与照明节能之间的矛盾也越来越突出，在保障行车安全的前提下，如何降低能源消耗成为隧道科研设计、建设和运营单位迫切需要解决的问题。
一、对隧道照明设计的认识
（一）隧道照明的目的
公路隧道的照明，是为了把必要的视觉信息传递给驾驶员，防止因视觉信息不足而出现交通事故，从而提高行车的安全性和舒适性。隧道照明与道路照明一样，也需要考虑路面应具有一定的亮度水平，同时还应进一步考虑设计速度、交通量、线型等影响因素，并从驾驶上的安全性和舒适性等方面综合评价照明效果，特别是在隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程。
（二） 隧道照明遇到的特殊问题
进洞的黑洞与黑框现象：由于隧道内、外的亮度差别极大，所以，从隧道外部看照明不充分的隧道入口时，会看到长隧道的黑洞现象与短隧道的黑框现象。
（2）进入隧道的“适应滞后现象”：汽车由明亮的外部进入即使不太暗的隧道以后，驾驶员要经过一段时间才能适应隧道内部的情况，称之为“适应滞后现象”。
（3）隧道内部的视觉问题：隧道内部与一般道路不同，区别在于前车排除的废气无法迅速消散而形成了烟雾，烟雾可吸收和散射汽车车头灯和照明灯具发出的亮光，从而使隧道内能见度降低。
隧道出口的白洞现象：白天，汽车穿过较长的隧道而接近出口时，由于出口外部亮度较高，出口看上去是个亮洞，驾驶员的视觉出现较强的眩光，因而视觉残生不舒适的感觉；夜间与白天刚好相反，隧道出口看上去是黑洞而不是白洞，造成分辨外部道路的线形及障碍物困难。
二、对隧道照明的反思
（一）现代隧道的特点
由于经济和科学的发展，现代隧道的形式环境得到了极大的改善，使得汽车在隧道内行驶的安全性得到提高，现就现代隧道的特点做出总结：
（1）单向行驶：由于经济的高速发展，交通量急剧增加，很多隧道在建设之初就充分的考虑到交通量的需求，以及考虑到交通的安全，以双洞单向隧道居多，隧道内的交通比较有序，行驶相对安全。
（2）隧道大断面化：由于交通量的增加，隧道设计时速要求较高，公路隧道整体呈现出大断面的趋势。隧道断面的增大，优化了隧道的行车环境，降低了隧道的边墙效应，利于隧道的安全形势。
（3）隧道长度增加：由于线形的需要，国内涌现出一大批长大隧道，在这些隧道中，隧道的基本段照明占据了隧道照明的决定性位置，降低隧道的基本段照明耗能，对于隧道的节能效果明显。
路线整体线型优：现代经济的发展对于交通提出较高的要求，公路设计要求较高，整体线型流畅，降低了事故率，提高的安全性，有利于车辆安全通过隧道。
汽车工业的发展：现代汽车工业的发展，使得汽车整体性能得到质的飞跃，汽车的尾气排放降低，产生的烟雾相对较少，车载照明设备得到优化，这都使得汽车的在隧道内的形式安全性得到极大提高，这是有利于隧道道明的。
（二） 汽车车灯对隧道照明的影响
伴随着汽车工业的发展，汽车照明系统逐渐健全，能够满足车辆在常规的夜间环境的正常行驶照明要求，而在隧道照明系统的设计中却未对汽车车灯在隧道照明过程中的作用进行考虑。
根据国家标准，高速公路上不需要安装路灯，主要是由于高速公路路况较好，没有明显坑槽，不允许行人和非机动车辆进入，只要晚上开启大灯就能起到反光效果。隧道作为高速公路的一部分，同样满足这些条件，因此，在隧道的照明设计中是否应当考虑汽车车灯对路面亮度的提升作用，适当的降低路面的设计亮度，以利于隧道照明节能，是值得研究的。
（三）对隧道照明的意见
由于现代隧道的发展，车辆的行驶环境优化，加之现代汽车工业的发展，车载照明设备也随之发展，对于隧道照明产生很大的影响，因此在隧道照明设计过程中应当可虑这些对于隧道照明的有利因素，适当降低隧道的照明要求，以降低隧道的照明成本。对于夜间照明或者白天照明的中间段照明，可以降低隧道照明亮度，甚至取消照明。
三、隧道照明新技术的应用
（一）基于采光光纤照明系统的隧道照明
采光光纤照明系统作为一种新型的、无能耗的照明系统，在提高隧道照明质量、节约照明用电等方面具有传统照明无法比拟的优势。进行基于采光光纤照明系统的隧道照明设计理论研究，将采光光纤照明系统应用于隧道照明，则可以大大节约隧道照明用电以及照明设施后期维护成本，既能为隧道照明设计提供新的思路和方法，又能进一步拓展采光光纤照明系统的应用范围。
（二）光导照明技术在短隧道照明中的应用
光导照明系统的工作原理是通过室外的采光装置捕获室外的自然光，并将其导入系统内部，然后经过光导装置强化并高效传输后，由漫射器将自然光均匀导入室内需要光线的任何地方。从黎明到黄昏，甚至是阴天或雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足。
图1光导照明效果图图2风光互补发电系统基本原理构成图
（三）风光互补发电系统
风光互补发电系统是鉴于高速公路山区路段光能和太阳能储备丰富的特点，利用风能和太阳能资源的互补性，用于替代传统的能源发电方式，是具有较高性价比的一种新型能源发电系统。图2为风光互补发电系统的一个基本原理构成图。
（四）公路隧道照明“灯光随车移动”控制技术
“灯光随车移动”隧道照明控制思想，即车辆在行驶过程中，其前后保持一段距离的灯光，且灯光随车移动，如图3所示。这种方式能实现“车来灯亮，车走灯灭”，提高了节能效果。
图3灯光随车移动设计理念
为实现隧道内“灯光随车移动”控制技术，在隧道合适位置布设测速线圈，采用 RBF 神经网络模型预测相邻线圈间的车速。根据隧道特点建立隧道停车视距模型，从而确定了既符合实际又能保证行车安全的灯光长度。
（五） 公路隧道隧道无级照明控制技术
基于LED 照明亮度无级照明控制技术的隧道照明系统主要由 LED 灯具、微波车检器、视频车检器、照度仪、PLC 本地控制器和LED 控制器等组成。
照度仪安装于隧道人口的洞内、洞外，用于检测隧道洞内、洞外的光强，为隧道照明系统选择合适的照度提供依据。微波车检器安装于隧道入口前端，当有车辆来时产生“来车”信号，发送至PLC。PLC 本地控制器收集来车、无车信号以及照度检测值，并与 LED 控制器进行通讯。LED 控制器根据 PLC 提供的各个参数，自动调整 LED 灯具回路的供电电压，调整 LED 灯的发光效率。连续性的调整其发光功率，因此只要处理好隧道洞外光强与 LED 灯的供电电压的映射关系，就能够使LED 灯提供的照度最大限度的与实际需要保持一致，有效避免了过度照明所产生的电能浪费现象，做到资源的充分利用。
四、结语
隧道照明作为隧道运营管理的一部分，是保证隧道运营安全不可缺少的一部分，如何做到在满足隧道正常使用的照明要求的基础上，最大程度的降低照明费用，是隧道照明设计和研究的重点。在隧道照明的设计中要尽量采用新技术、新思路，努力做到隧道照明的最大节能，降低照明成本。
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随着我国高速公路的快速发展，节能已经成为低碳经济、新交通时代普遍关注的问题。浙江是公路桥、隧大省份之一，全年隧道、服务区、收费站、互通枢纽、高架桥耗电量约3×108 kW·h（折算标煤1.0×105 t，CO2排放量2.36×105 t）。国家发改委在《节能中、长期专项规划》中明确将交通运输和绿色照明列为节能重点领域。鉴于高速公路照明安全和节能减排的任务日益加重，探索科学、合理的节能技术和市场化节能改造机制成为高速公路经营管理单位普遍关注的问题。
近年来，合同能源管理（EMC，也称“EPC”）作为新型市场化运作的节能机制，已经逐步被成功运用在建筑、工业等领域。
1 EMC的定义及类型
合同能源管理是节能服务公司通过与客户签订节能服务合同，为客户提供包括能源审计、项目设计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调试、人员培训、节能量确认和保证等一整套的节能服务，并从客户节能改造后获得的节能效益中收回投资，并取得利润的一种商业运作方式。在合同期间，节能服务商与客户分享节能效益，在收回投资并获得合理的利润后，合同结束，全部节能效益和节能设备归客户所有。
国内EMC方式分为节能效益分享模式、节能保证支付模式和能源费用托管模式等3种类型。据统计，在国内实施完成的EMC改造项目中，节能效益分享型比例为50%，节能量保证型比例为40%多，而能源费用托管型及其他模式比较少。目前，高速公路建设投资力度大，后期养护成本高，资金紧张，采用节能效益分享模式可以有效缓解业主的节能改造资金压力，降低技术风险，同时，还可以享受相应的国家财政奖励和税收优惠政策，更符合当前的节能发展方向。
2 EMC改造项目实施难点
EMC改造项目的实施难点主要包括以下几点：①项目实施前的评估和测算不够完善，对节能技术和经济效益的评估不到位，EMC执行过程中的关键指标把控不到位，容易造成EMC项目执行失败；②高速公路照明EMC改造的节能量测量标准不统一，测算技术要求高；③EMC项目没有统一的验收和评定标准，容易因质量问题存在纠纷；④缺少统一的实时能源监测与结算平台，合作双方仅靠约定来测算节能收益和能耗情况，容易引起节能收益分配和支付异议。
3 EMC改造项目的实施流程
EMC工程改造项目的实施主要包括工程改造前期评估、节能分享与支付、招标和合同、工程验收和过程管理、节能量评估与能耗监测计量等5个阶段。
3.1 工程改造前期评估
工程改造前期评估主要是从技术、经济效益等方面综合评估改造项目，研究、制订项目的可行性实施方案，同时，就基准能耗等关键指标进行论证。
3.2 节能分享与支付
研究、制订高速公路EMC方式节能分享模式，使EMC方式在双方共赢的基础上进行，进而推动EMC方式的有序发展。同时，相关人员要积极解决EMC方式的支付难点问题，理顺企业支付节能服务费和财务管理方面的问题。
3.3 招标和合同
依据国家对EMC合同能源管理的规范要求，制订符合高速公路特点的EMC方式工程招标和评标办法，拟定项目实施合同。
3.4 工程验收和过程管理
EMC工程应按照工程交竣工的要求验收。针对EMC改造工程的特殊性，增加EMC工程验收的管理细则，制订EMC项目实施期间的检测与设备管理要求。
3.5 节能量评估与能耗监测计量
在工作过程中，要制订EMC节能效果测量和验证规程，为节能改造效果认定提供统一的标准，以保证EMC项目长期稳定运行。
4 EMC改造项目的过程管理
高速EMC改造项目不同于一般性改造项目，在合同期内，所有节能设备和产品的产权归属节能服务公司，业主购买的是节能服务。因此，在合同期内，业主需要跟踪检测节能效果，以确保高速公路的营运安全，并将检测结果作为支付节能服务费的依据。
公路照明EMC改造项目的过程管理需要从工程建设质量和营运维护质量两方面考虑。其中，工程建设质量的验收管理可以按照一般性工程项目的要求执行，而营运过程管理是EMC改造项目验收管理的重点和难点。
4.1 交竣工验收管理
EMC改造项目的交工验收可以参照现行的交竣工验收办法进行，对于验收办法中没有规定的部分，可以按照设计文件和规范验收。验收工作主要从设备材料质量、安装工艺、系统联调联测几方面入手。照明工程交工验收的要点是：照明灯具的各项指标检测，智能调光照明指标安全合规性检测，基准能耗的测定。
4.2 合同期管理
EMC项目交竣工验收后进入营运维护期，由于项目还处于合同期内，改造工程的产权属于节能服务商，维护、清洗、运营等都属于节能服务商的业务范畴，业主应重点跟踪检测改造后的节能效果，确保各项技术指标符合合同及规范的要求。跟踪检测的主要内容包括：照明灯具及节能设备的技术指标，隧道的亮度和均匀度检测，定期的灯具维护清洗管理等。业主可委托第三方检测单位或者合作双方协商确定的单位检测相关指标，以此来控制营运期间的运行质量。检测周期可分为施工期对材料设备的检测验收，项目完工后对项目整体质量的检测，营运过程中的节能效果检测，合同到期前对设备系统的检测。如果检测、验收结果明显不符合合同和规范的要求，可要求节能服务商立即整改，拒绝整改或整改不到位的，業主可中止合同。
4.3 节能量测量与支付
节能量测量和节能服务费支付是EMC过程管理的关键步骤，它涉及到节能改造双方对能耗监测计量数据的认可。同时，节能服务费的支付管理也对合同能源管理的顺利进行有非常重要的作用，可以利用能耗监测平台提供自动化的节能量计量和支付服务，从而提高EMC改造的透明度和工作效率。
4.4 合同期外管理
在EMC合同期结束后，可以继续与节能服务公司合作，购买后续的照明服务，但需要重新谈定节能分享比例。
5 有关建议
针对这项工作，相关工作人员提出了几点建议：①建立统一的高速公路照明节能量测算方法，隧道照明基准能耗测算的确定能够为节能改造双方提供经济效益分析的基础条件；②在高速公路照明EMC改造项目中，应积极采用隧道照明智能调光等二次管理节能手段，缩短投资回报期，同时，提升高速公路的照明质量；③EMC项目合作期限一般为5年以上，时间漫长，执行实施过程复杂，且LED等节能灯具市场产品良莠不齐，性价差异比较大，建议引进信誉好、规模大、产品质量优的合作单位，以免后期维护和执行阶段遇到困难；④在实施过程中，应建立统一的在线能耗监测计量管理系統，采集、统计、管理能耗数据，以方便相关人员及时掌握能耗状况，顺利完成后期结算支付工作；⑤各高速运营管理单位应结合企业资金预算、隧道长短、投资回报率等因素，合理确定改造资金投入模式。
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