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南水北调中线京石段应急供水工程交通隧道照明设计

时间:2017-01-06 12:00 来源:网络整理 作者:admin 阅读:
文章介绍了南水北调中线京石段应急供水工程西釜山西公路的隧道照明设计,阐述了隧道过渡段的照明特点、照明器选择及照度计算、混合组网供电方案、电源自动切换及灯具复合控制等。对南水北调后续隧道工程照明设计具有借鉴意义,对提高隧道交通安全、降低工程费用具有应用价值。

关键词:照明设计;照度计算;过渡段照明;混合组网供电;电源切换;灯具控制;

1、工程概况

南水北调中线工程主要为解决鄂、豫、冀、京、津等五省市的城市生活和工业用水,并兼顾沿线农田灌溉和其它用水,输水总干渠全长1267km,年平均调水量95亿立方米,规模宏大,属特大型长距离调水工程。

为确保北京的供水安全和奥运会的成功举办,先期完成中线总干渠石家庄至北京市段一期工程(即京石段应急供水工程)。该段设置各类枢纽工程建筑物608座,其中大型河渠交叉建筑物52座,渠渠交叉建筑物61座,左岸排水建筑物184座,隧洞7座,分水口门37座,铁路交叉建筑物11座,公路桥梁255座等。

西釜山西公路隧道是京石段应急供水工程(石家庄至北拒马河段)穿越总干渠的一座公路隧道。公路隧道为一联两孔,双向行车,单孔采用500×500cm矩形断面,隧道长106.2m。

为保证车辆及行人安全、迅速地穿越隧道,必须设置隧道交通照明。隧道内行人视觉的可靠性取决于照明条件下观察路面变化的能力和舒适感,即“视功能”和“视舒适”。如果照明条件恶劣,视觉分辨能力差,行车不舒适,就很容易发生交通事故。

西釜山西公路隧道地处郊外,照明电源是个关键问题。从网电引接电源,需敷设电力电缆,增设降压变电站,费用较高;从邻村引接220V照明电源,供电可靠性又没有保证,故提出利用太阳能电源作为后备应急照明的混合组网供电方案。

2、隧道照明设计

2.1、设计标准

2.1.1、照明水平

视觉的舒适程度取决于能适应的路面平均亮度值,行人在较高的路面亮度下会感觉更舒适些(且低于眩光标准)。路面亮度的提高使得眼睛的对比灵敏度也得到提高,从而使视功能得到了改善。

2.1.2、照明均匀度

道路照明均匀度U1=Lmin/Lmax(即道路轴线上的路面最小亮度Lmin与路面最大亮度Lmax的比值),它对视舒适影响极大。增加路面亮度、减小灯间距,可使U1增加。

2.1.3、眩光限制

隧道所处路段为次干道,采用半截光型灯具限制眩光。

2.1.4、道路照明的诱导性 

视觉诱导性即反映行人面前的景像所引起的诱导性综合效果的程度。诱导性好即能使司机容易看到和正确理解前面道路的走向及路况。视觉诱导性是靠道路交通标志和照明设施来实现的。

隧道照明设计标准应满足“中国道路照明标准”的要求,如表1所示。

2.2 照明器选择

电光源品种繁多,道路照明所选择的光源应尽量具备光效高、寿命长、起动与再起动性能好、防护性能高、使用安全可靠、价格便宜等特点。

(1)高压汞灯的光线柔和而明亮,发光效率是普通灯泡的3~4倍,使用寿命也比普通白炽灯长。但其点燃时起动时间较长(4~8min),且当电源电压突然降低5%以下时,可能自动熄灭。故高压汞灯不能满足本工程隧道照明频繁启动(省电模式)的要求及电源电压波动大的现状。

(2)荧光灯具有负电阻特性,不能直接接入电路,需要配置镇流器。当电源电压低于10%Ue时,灯的启动得不到保证;当线路电压每波动1%,荧光灯的光通量变化1%~1.5%,受交流电源周期性变化的影响,灯的光通量也随之产生脉动,即频闪效应;当环境温度低于+5℃时,灯的启动也不能得到保证。故荧光灯不符合本工程隧道照明电源电压波动及环境温度要求。

(3)白炽灯显色性好,启动迅速,使用灵活,价格便宜,使用广泛。但其效率低,电能大部分化为热能损耗及不可见辐射,只有极小部分(约13%)化为可见的光谱。本工程选用白炽灯作为照明器,采用省电控制模式以克服其发光效率低的弊端。以上各照明器的性能参数对照如表2所示。

另有一些新型光源如碘钨灯、长弧氙灯、高压钠灯、金属卤化物灯等,虽然具有光效高、寿命长等优点,但受其启动时间长、电源质量要求高等条件限制,都不能用于本工程隧道照明。

2.3 照度计算

(1)交通隧道照度计算采用利用系数法

Eav=(FNuK)/(SZ)

8=(1250×N×0.47×0.7)÷(531×1.2)

N=12(盏)

式中,Eav—平均照度,由表1可知Eav=8lx;

F—每只照明器的光通量,查表2得白炽灯PQ220-100的光通量为1250lm;

u—照明器利用系数,即照在地面上的光通量与所有灯泡发出的总光通量之比。利用系数u视照明器的特性、建筑物的形状大小以及墙壁和顶棚的颜色而定,各种照明器的利用系数与有效顶棚反射率(ρtp)、墙反射率(ρp)及室空间比(RCR)有关。隧道墙面抹灰并粉刷大白粉,其有效顶棚反射率(ρtp)及墙反射率(ρp)均为70%,室空间比RCR=[5hjs(A+B)]/(AB)=[5×4.8×(106.2+5)÷(106.2×5)]=5.026,查水电站机电设计手册(电气一次)附表17-1得圆球吸顶灯利用系数为0.47。

S—隧道路面被照面积S=A×B=106.2×5=531m2;

N—隧道照明器的数量(盏);

Z—最小照度系数等于平均照度与最小照度之比。查水电站机电设计手册(电气一次)表17-22得最小照度系数Z=1.2;

K—维护系数。它是考虑由于光源光通衰减,照明器污染及老化所引起的效率降低,以及被照场所建筑物内墙表面、顶棚、地面的反射率下降等因素使照度降低所必须乘入的系数。查水电站机电设计手册(电气一次)附表17-23得维护系数K=0.7;

hjs—计算高度,即路面至灯具开口平面间的距离,hjs=4.8m;

A—隧道长度A=106.2m;

B—隧道宽度B=5m.

计算结果表明,为满足“中国道路照明标准”所要求的平均照度值Eav=8lx,则每条隧道需安装PQ220-100型白炽灯12盏,灯间距为(106.2÷12)=8.85m。

(2)隧道照明的进出口应考虑过渡段照明,并且不宜采用单独的局部照明。否则,司机从亮视场突然进入暗视场是很危险的,甚至会发生车祸。

过渡段的长度根据视觉适应距离的暗适应时间为8~10s,并根据车辆时速来确定。当设计车速为40km/h时,过渡段长度为40m。

过渡段照明采用改变灯密度的处理方法。过渡段照明灯间距加密1倍,取4.425m。

在夜间由于道路和隧道存在着亮度差,所以接近隧道的一段道路照明也应适当提高亮度,作为道路与隧道的中间过渡段。

(3)因隧洞宽度小于8m,可在隧洞顶部中间位置布设路灯,照明器的悬挂高度为4.8m,不会产生眩光,并具有一定的保护角。

2.4、电源设计

2.4.1、引接网电

(责任编辑:admin)

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