高速公路隧道照明系统布灯参数优化研究

摘要

随着我国高速公路的快速发展，公路隧道的数量和规模都进入了世界的前列，隧道照明能耗也逐年增加，照明已成为隧道运营的巨大负担。公路隧道中间段是隧道中最长的部分，且隧道越长，中间段也越长。隧道中间段所使用的照明灯具最多，其照明耗电量在总耗电量所占的比重最大，因此，降低隧道中间段的照明能耗将大大降低隧道照明总能耗。我国对隧道照明节能方面的研究主要集中在照明控制方面，在布灯参数优化方面相对较少。本文将从优化布灯参数方面对隧道中间段照明节能进行研究，在满足隧道照明基本要求的前提下，最大限度的降低能耗。
　　根据公路隧道照明设计规范，以灯具安装高度、灯具纵向间距、灯具横向间距、灯具安装仰角和单灯功率为优化参数，以总功率最小为目标，以路面照度满足照明要求为约束条件，分别建立了隧道中间段采用中央布灯、两侧对称布灯、两侧交错布灯、拱顶侧偏布灯以及逆光布灯照明系统的参数优化模型。
　　以江西九景高速公路雁列山隧道中间段为研究对象， LED灯，分别利用中央布灯、两侧对称布灯、两侧交错布灯、拱顶侧偏布灯以及逆光布灯照明参数优化模型，优化得出各布灯方式的最优布灯参数以及路面各计算点的照度，与《公路隧道照明设计细则》要求值比较可知，灯具在光衰30％以后路面照度和均匀度依然满足照明要求。比较了各布灯方式最优布灯参数下的照明总功率：对于单排布灯，中央布灯方式比拱顶侧偏布灯方式更节能；对于双排布灯，两侧对称布灯比两侧交错布灯更节能；各优化布灯方案均比原布灯方案和改造后的布灯方案有较大幅度的节能。利用Dialux软件建立了雁列山隧道的三维仿真模型，按照各布灯方式的优化布灯参数在仿真模型中设计了LED照明系统并进行了仿真实验，仿真值和优化计算值比较接近，路面最小照度最大误差<3%，且基本都满足照明规范要求，证明了优化模型的正确性。仿真研究了灯具安装高度、纵向安装间距、横向安装间距和安装仰角单一参数变化(其它参数保持不变)对隧道路面照明效果的影响。
　　对隧道中间段各布灯方式的优化布灯方案进行了经济性分析，估算了灯具在使用100000h后的总费用，与原布灯方案和改造后的布灯方案进行了总费用比较，可知各优化布灯方案均比原布灯方案和改造后的布灯方案大大节省了成本，经济效益更好。

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.2 国内外发展现状

1.3 论文主要研究内容

第二章 高速公路隧道照明节能研究基础

2.1 隧道照明基本公式及照明质量评价指标

2.2 高速公路隧道照明节能方法

2.3 本章小结

第三章 高速公路隧道中间段布灯参数优化模型

3.1 隧道照明系统设计技术指标

3.2 照明系统布灯参数优化模型的建立

3.3 本章小结

第四章 公路隧道照明节能参数优化

4.1 隧道工程概况

4.2 优化条件

4.3 灯具配光系数及光强计算

4.4 布灯参数优化结果

4.5 布灯参数优化结果比较

4.6 本章小结

第五章 隧道照明仿真试验

5.1 仿真软件简介

5.2 仿真试验

5.3 布灯参数对隧道路面照明效果的影响

5.4 本章小结

第六章 高速公路隧道照明方案经济效益评价

6.1 经济效益评价的意义

6.2 照明方案投资费用比较及经济效益评价

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢

附表A 隧道路面计算点水平照度仿真值