在哥本哈根世界氣候大會(huì)上溫家寶總理代表中國(guó)承諾，到2020 年，二氧化碳/GDP 總值比要在2005 年的基礎(chǔ)上降低40%~45%.中國(guó)多山，山區(qū)面積占全國(guó)總面積的2/3，給交通建設(shè)帶來(lái)很大的不便，截止2009 年底全國(guó)公路隧道多達(dá)6 139處，其中特長(zhǎng)隧道190 處，長(zhǎng)隧道905 處，隧道照明上所耗費(fèi)的電能相當(dāng)巨大。為此我們對(duì)高速公路隧道照明方法展開(kāi)研究。
1 隧道照明設(shè)計(jì)要領(lǐng)
白天駕駛員駕駛車(chē)輛從隧道外接近、進(jìn)入和通過(guò)隧道的過(guò)程中，如果隧道沒(méi)有照明裝置，由于隧道內(nèi)外亮度差別極大，入口處將呈現(xiàn)一個(gè)“黑洞”，出口處則看到一個(gè)“亮洞”;夜間駕駛員行車(chē)進(jìn)入和通過(guò)有照明系統(tǒng)的隧道，情況就又剛好相反，這些現(xiàn)象都會(huì)引發(fā)安全事故。為此，《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》制定了相關(guān)的規(guī)范，對(duì)入口段、過(guò)渡段、中間段、出口段的亮度做了詳細(xì)的規(guī)定，相關(guān)規(guī)定如下：
1）入口段亮度需求Lth（cd/m2）
式中k 為折減系數(shù)，L20（S）為洞外亮度（cd/m2）
2）過(guò)渡段亮度需求
照明段TR1的亮度Ltr1如下：
照明段TR2的亮度Ltr2如下：
照明段TR3的亮度Ltr3如下：
3）中間段亮度Lin，如表1 所示。
表1 中間段亮度規(guī)范
4）出口段亮度。
亮度取中間段亮度的5 倍。
夜間照明分兩級(jí)控制：交通量較大時(shí)，亮度與中間段亮度Lin相等；交通量較小時(shí)，亮度為0.5Lin但不小于1 cd/m2。
2 LED 智能燈的設(shè)計(jì)方案
2.1 隧道中LED 智能燈具照明與傳統(tǒng)燈具照明的比較
1）傳統(tǒng)的隧道照明方案
傳統(tǒng)的隧道照明方案為了做到節(jié)能， 通常采用4 級(jí)照明，即晴天、云天、陰天和重陰天4 種照明模式，這種控制方式一般采用的都是控制亮燈的數(shù)量和位置來(lái)達(dá)到分級(jí)照明的目的。采用的燈也是傳統(tǒng)的高壓鈉燈，由于高壓鈉燈光源的功率規(guī)格通用型只有100 W、150 W，250 W 和400 W 幾種，而許多高速公路隧道基本照明燈具僅需40~120 W 即可，但目前隧道的基本照明通常選用100 W、150 W 或更高的高壓鈉燈［3］，普遍存在過(guò)度照明，或要人工控制的問(wèn)題。
在設(shè)計(jì)燈具功率時(shí)，必須要考慮一定的維護(hù)系數(shù)，這樣才能確保在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中當(dāng)燈具光源亮度衰減和燈具受到污染而使亮度下降30%以上時(shí)，其照明的強(qiáng)度依然能夠滿(mǎn)足規(guī)范的要求。
在《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，維護(hù)系數(shù)取0.7，如某隧道實(shí)際需要80 W 的燈具，那么設(shè)計(jì)的時(shí)候燈具功率最少要選115 W;同時(shí)還要考慮到燈具會(huì)隨著時(shí)間的推移，自身會(huì)有損耗，為了確保燈具能符合設(shè)計(jì)規(guī)范，就必須有一定的冗余量，一般取1.7 倍，那么設(shè)計(jì)的時(shí)候燈具功率就要高于136 W，于是選用150 W 的高壓鈉燈。
2）LED 智能燈具照明方案
LED 有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、易控制等特點(diǎn)。如某隧道實(shí)際需要80 W 的燈具， 用LED 智能燈就可以控制成80 W 的規(guī)格，避免過(guò)度照明。根據(jù)隧道外的亮度智能化控制隧道內(nèi)LED 燈的照明亮度，特別是入口段、過(guò)渡段這兩段的亮度調(diào)節(jié)， 即根據(jù)隧道的設(shè)計(jì)行車(chē)速度來(lái)設(shè)計(jì)該路段需要多亮，照明燈具就控制多亮（LED 智能燈也必須有一定的冗余量），以避免過(guò)度照明，這樣可以節(jié)約電能，減少污染排放。
