張 湄

南京鐵道職業(yè)技術(shù)學院 南京 210031

上海黃浦江越江隧道中的光源應用分析

張 湄

南京鐵道職業(yè)技術(shù)學院 南京 210031

介紹了T5熒光燈、T8HF高效高頻熒光燈、無極燈、LED燈在上海黃浦江越江隧道工程中的應用，分析了路面測試數(shù)據(jù)，對光源損壞情況進行了統(tǒng)計，并簡述了節(jié)能效果。由測試結(jié)果可知，熒光燈、無極燈、LED燈的應用效果均令人滿意，考慮穩(wěn)定性與節(jié)能效果，無極燈與LED燈則更具潛力。

光源； 照明； 隧道工程； 應用

1 課題背景

“十二五”期間，上海建成了人民路隧道、打浦路隧道復線、新建路隧道、上中路隧道等多座規(guī)模相仿的黃浦江越江隧道工程。為研究各種光源在隧道照明中的應用，增加隧道通行的舒適性、誘導性，建設方在這些隧道工程中分別應用了T5熒光燈[1-2]、T8HF高效高頻熒光燈[3-4]、無極燈[5-7]及發(fā)光二極管(LED)燈[8-9](表1)，并對不同光源的路面平均光照度、總均勻度、縱向均勻度、單側(cè)單向電流值等進行了測試，為今后工程光源的選擇提供參考數(shù)據(jù)[10]。

表1 上海近10年隧道工程及光源情況

工程名稱隧道主線長度/m光源控制方式人民路隧道3090南線:T5熒光燈;北線:LED燈南線:開關(guān)燈控制;北線:調(diào)光控制新建路隧道2355T5熒光燈開關(guān)燈控制西藏南路隧道2673T5熒光燈開關(guān)燈控制打浦路隧道復線3056T8HF熒光燈調(diào)光控制軍工路隧道3050無極燈調(diào)光控制龍耀路隧道4040T5熒光燈開關(guān)燈控制上中路隧道2802南線:無極燈;北線:T8鹵粉熒光燈南線:調(diào)光控制;北線:開關(guān)燈控制外灘通道3300無極燈調(diào)光控制

2 各種光源簡介

2.1 熒光燈

熒光燈光源產(chǎn)品比較成熟，性能穩(wěn)定。在早期建設的隧道中，較多采用T8鹵粉熒光燈，但光效率只有60～70lm/W,而一般情況下，質(zhì)量穩(wěn)定的T5熒光燈光效率可達104lm/W,比T8鹵粉熒光燈高出近50%(表2)。T8HF熒光燈是新型高效高頻熒光燈，光效率較高，也可達104lm/W。

表2 T5熒光燈與T8鹵粉熒光燈的比較

類型T5熒光燈T8鹵粉熒光燈光效率/(lm·W-1)90～10460～70平均壽命/h20000～2400015000顯色指數(shù)Ra8563～82

2.2 無極燈

無極燈與傳統(tǒng)光源最大的區(qū)別在于采用了無電極結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)光源的電極損耗，延長了光源的使用時間，提高了燈具的使用壽命。無極燈壽命長的特點比較適合隧道工程等維護困難的場所。

2.3 LED燈

LED燈是一種半導體發(fā)光器件，具有節(jié)能、環(huán)保、高光效、長壽命等特點，是新型的綠色節(jié)能環(huán)保光源。LED燈目前在上海新建或改建隧道工程中應用廣泛。

3 隧道基本照明設計參數(shù)

以雙峒雙向四車道、每峒兩車道、行車速度40km/h、單向行駛的水底公路隧道為例，設側(cè)墻裝飾板反射因數(shù)為0.6，地面反射因數(shù)為0.1，頂面反射因數(shù)為0，防撞側(cè)墻反射因數(shù)為0.3。隧道為瀝青砼路面，平均光亮度與平均光照度的換算系數(shù)以22lx/(cd·m-2)計，道路寬度7.75m，暗埋段總長2km。

隧道基本光亮度要求為2.5cd/m2，即55lx，路面光照度總均勻度Lmin/Lav≥0.5,路面中線光照度縱向均勻度LMIN′/LMAX′≥0.9，每車道中線光照度縱向均勻度LMIN′/LMAX′≥0.9。側(cè)墻面2m高度范圍內(nèi)的平均光照度應不低于地面平均光照度的1/3。兩個燈具中心間距定為7m,燈具維護因數(shù)為0.65，即隧道中間段路面初始光照度需達到84.6lx。

4 測試結(jié)果分析

4.1 人民路隧道南線(T5熒光燈)

通車9個月后，建設方組織設計、施工、運營單位及設備供貨商對人民路隧道南線T5熒光燈進行了現(xiàn)場測試，測試結(jié)果見表3。

表3 人民路隧道南線測試結(jié)果

項目路面平均光照度/lx總均勻度車道1中線縱向均勻度車道2中線縱向均勻度墻面平均光照度/lx控制方式全開710.790.820.8439半開39.510.790.790.8218.2設計值55≥0.5≥0.9≥0.927.5規(guī)范要求33≥0.4≥0.7≥0.7—

從人民路隧道南線中間段照明測試數(shù)據(jù)看，所測數(shù)據(jù)均達到了規(guī)范要求，但縱向均勻度略低于設計要求。隧道在通車前測得的路面平均光照度為85lx,運營9個月后，光衰率達到了16.5%，光衰偏高。

4.2 打浦路隧道復線(T8HF熒光燈)

通車6個月后，建設方組織設計、施工、運營單位及設備供貨商對打浦路隧道復線T8HF熒光燈進行了現(xiàn)場測試，測試結(jié)果見表4。

從打浦路隧道復線中間段照明測試數(shù)據(jù)看，所測數(shù)據(jù)均達到了規(guī)范要求，并滿足設計標準。隧道在通車前測得的路面平均光照度為85lx,運營6個月后，光衰率達到10.1%，光衰偏高。

4.3 上中路隧道南線(無極燈)和北線(T8熒光燈)

上中路隧道南線于2009年1月投運，北線于2009年12月通車，2010年8月對上中路隧道照明進行了測試，測試結(jié)果見表5。

從測試結(jié)果看，上中路隧道南北線路面平均光照度、光照度均勻度等均達到了設計要求。南線隧道路面基本段無極燈初始光照度為178lx,點燈14000h后，基本段測試值為153lx,光衰率為14%，光衰速率較慢。北線隧道路面基本段T8熒光燈初始光照度為153lx,點燈6000h 后，基本段測試值為117lx,光衰率為23.5%。

表4 打浦路隧道復線測試結(jié)果

項目路面平均光照度/lx總均勻度車道1中線縱向均勻度車道2中線縱向均勻度墻面平均光照度/lx調(diào)光幅度40%39.60.520.780.6711.560%50.10.570.860.791680%650.570.90.8721100%76.40.570.870.925設計值55≥0.5≥0.9≥0.927.5規(guī)范要求33≥0.4≥0.7≥0.7—

表5 上中路隧道測試結(jié)果

測試方案路面測試墻面測試最小光照度/lx最大光照度/lx平均光照度/lx總均勻度縱向均勻度最小光照度/lx最大光照度/lx平均光照度/lx總均勻度北線,基本段,雙排裝燈,2×36W熒光燈,2.8m間距1091301170.920.954164460.64南線,基本段,中間單排裝燈,150W無極燈,4.2m間距1241771530.810.9475103600.73

4.4 人民路隧道北線(LED燈)

2010年8月，對人民路隧道北線LED燈進行了現(xiàn)場測試，結(jié)果見表6。

從人民路隧道北線中間段照明測試數(shù)據(jù)看，所測數(shù)據(jù)均達到了規(guī)范要求，并滿足設計要求。路面整體均勻度與縱向均勻度良好，不同調(diào)光幅度時均勻度基本保持不變，且隧道運行13個月后的光衰率僅為4.8%。

為比較各種光源的光衰，將不同的光衰率折合為統(tǒng)一的使用時間4500h進行比較，得到LED燈的光衰率最小，為2.2%，無極燈次之，為4.5%。

5 光源損壞統(tǒng)計

光源損壞統(tǒng)計結(jié)果見表7。

表6 人民路隧道北線測試結(jié)果

項目路面平均光照度/lx總均勻度車道1中線縱向均勻度車道2中線縱向均勻度墻面平均光照度/lx調(diào)光幅度40%46.60.930.930.92未測60%53.60.930.950.9335.1370%70.30.930.930.9233.9100%104.250.930.930.9355.2設計值55≥0.5≥0.9≥0.927.5規(guī)范要求33≥0.4≥0.7≥0.7—

表7 光源損壞統(tǒng)計結(jié)果

項目T5熒光燈(人民路隧道南線)T8HF熒光燈(打浦路隧道復線)無極燈(上中路隧道南線)T8鹵粉熒光燈(上中路隧道北線)LED燈具(人民路隧道北線)LED驅(qū)動電源(人民路隧道北線)點燈時間/h160001400024000150001400014000損壞數(shù)量12210352550036總數(shù)量162867017245104625625損壞率7.5%15.4%3.0%10.8%05.8%

對各種光源的損壞率進行比較，使用時間統(tǒng)一折算至14000h，得無極燈穩(wěn)定性最佳，損壞率僅為1.75%；LED燈次之，為5.8%。

6 節(jié)能效果分析

越江隧道內(nèi)主要用電設備有風機、水泵和照明，其中照明用電量約占隧道總用電量的50%。在確保行車安全的基礎上，隧道照明節(jié)能具有較大的挖潛空間。各隧道的照明節(jié)能數(shù)據(jù)見表8。

從燈具角度來看，人民路隧道北線采用的LED燈比雙管T5熒光燈節(jié)能23.7%，比無極燈節(jié)能高18個百分點，比單管T8HF熒光燈節(jié)能高9.3個百分點。

表8 各隧道照明節(jié)能數(shù)據(jù)

項目T5熒光燈T8HF熒光燈無極燈LED燈安裝地點人民路隧道南線打浦路隧道復線上中路隧道南線人民路隧道北線單燈光源功率/W2×284515050單燈總功率/W6449156.560燈具間距/m76.254.2(單排)7功率密度/(W·m-2)2.362.024.662.21路面平均光照度/lx8585178104.3墻面光照度/lx46.743.5369.855.23單位功率密度/(W·m-2·0.01lx-1)2.7762.3762.6182.119節(jié)能指標(以T5熒光燈為基準)114.4%5.7%23.7%

7 結(jié)束語

上海黃浦江越江隧道工程對各種光源及控制方式的應用，取得了很多實測數(shù)據(jù)，為后續(xù)照明光源在隧道內(nèi)的應用積累了參考數(shù)據(jù)，打下了基礎。從路面測試結(jié)果看，熒光燈、無極燈、LED燈在隧道中的應用均令人滿意；從燈具穩(wěn)定性和節(jié)能效果看，無極燈與LED燈則更具潛力。

[1] 王京慧.T5熒光燈的主要性能指標與控制技術(shù)[J].中國照明電器,2004(6)： 14-18.

[2] 李維善,張希慶.T5熒光燈推廣中的問題及解決辦法[J].節(jié)能與環(huán)保,2009(1)： 52-53.

[3] 施美芬.T8高頻熒光燈的節(jié)能應用[J].照明工程學報,2010,21(3)： 112-114.

[4] 張?zhí)m芬,平青梅.高效節(jié)能T8熒光燈照明系統(tǒng)[J].中國照明電器,2010(1)： 27-28,40.

[5] 甄貞會,孫秀方.無極燈在路燈照明中的應用分析[J].中國照明電器,2007(6)： 5-8.

[6] 施朝陽,張惠君.新型節(jié)能照明產(chǎn)品無極燈的特點及其應用[J].機電信息,2007(20)： 40-41.

[7] 汪棟.無極燈技術(shù)的節(jié)能效果檢驗[J].電子世界,2012(7)： 59-60.

[8] 劉德強,鄭威,黃耀偉,等.淺析隧道照明時設計及LED隧道燈配光設計[J].照明工程學報,2009,20(增刊)： 53-58.

[9] 趙平,高啟東.LED隧道燈在納黔高速公路隧道中的應用[J].西南公路,2010(4)： 177-182.

[10] 張興軍.城市道路隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃與建設探討[J].上海電氣技術(shù),2010,3(3)： 58-62.

Presented an introduction on the application of T5 fluorescent lamps, T8HF high efficiency & high frequency fluorescent lamp, electrodeless discharge lamp and LED Lamp in Shanghai Huangpu River-crossing tunnel project, an analysis of the road test data and the statistics of the damages of the light sources and also outlined the energy saving effect. The test results show that application of fluorescent lamp, electrodeless discharge lamp and LED lamp are satisfactory and in consideration of the stability and energy savings, electrodeless discharge lamp and LED lamp have more potential.

Light Source； Illumination; Tunnel Project； Application

2016年7月

張湄(1969— )，女，碩士，高級工程師，主要研究方向為城市隧道機電系統(tǒng)技術(shù)管理， E-mail： zhangmei@shgltz.com

TM923.01

A

1674-540X(2016)03-057-04