大连路隧道车道层LED灯换装方案

上海大连路隧道车道层LED灯换装示范工程实施可行性研究报告

1研究内容2大连路隧道简介3大连路隧道是上海市第一条运用BOT方式建设的黄浦江越江隧道，隧道的投资建设和运营管理均由上海隧道工程股份有限公司承担，设计单位为上海市隧道工程轨道交通设计研究院。隧道于2001年5月25日开始建设，2003年9月29日建成通车。作为连接北外滩和陆家嘴金融贸易区的一条重要越江通道，大连路隧道浦西出入口位于大连路霍山路，浦东出入口位于东方路乳山路口，整条线路与地铁4号线毗邻而行。隧道外径11.22米，设计为双向四车道，东线全长2565.88米，西线全长2548.40米，采用盾构法施工。隧道通行限高4.2m，全天禁止货运车通行。隧道为双管四车道设计，设计时速60KM/H。大连路隧道照明概况隧道截面照明布置图4基本数据：采用传统的日光灯照明，两侧对称布等灯每个灯具内为2根T8日光灯管。隧道基本照明灯具离车道层高度为4.5米。圆形断面基本照明安装角度为35°。矩形断面基本照明安装角度38°。东线隧道共有基本照明灯778盏。西线隧道共有基本照明灯769盏。大连路隧道照明概况5通行限速（km/h）盾构段灯具安装高度(m)灯具间隔(m)通行限高(m)604.94.5≤4.5车道数每车道宽度(m)车道总宽度(m)布灯方式23.757.5双侧对称隧道侧墙装饰板反射系数地面反射系数顶面反射系数防撞侧墙反射系数0.60.100.3灯具维护系数平均亮度与平均照度的换算系数

0.6522lx/cd·m-2

隧道参数大连路隧道照明概况6东线各段照明灯具数量西线各段照明灯具数量东、西线各有21个照明箱进行照明配电。大连路隧道照明概况7测试时间：2011年＿9＿月＿22＿日＿1＿时＿00＿分测试点编号abcde路面1

2

3

61.13

59.94

58.65

56.33

54.044

78.57

76.87

73.52

70.97

67.325

70.27

73.863.85

63.73

60.84备注平均照度值为66.0lx行车方向2011年9月22日

凌晨1:00大连路隧道测试数据：沿行车方向以1m间距选取了五个点，垂直车道方向选取了一根车道上的三个点（分别为车道边线、车道中心线以及道路中心线），具体测试数据详见下表。LED灯换装方案概述规范和标准8公路隧道通风照明设计规范JTJ026.1-1999123隧道LED照明技术应用指导意见CJJ45-2006城市道路照明设计标准LED灯换装方案概述《隧道LED照明技术应用指导意见》简介9国内LED标准现状河南省地方标准“LED隧道照明灯具”山西省地方标准“公路隧道LED照明灯”哈尔滨地方标准“LED道路和隧道照明工程技术要求”深圳市地方标准“LED道路照明工程技术规范”重庆市地方标准“公路隧道LED照明灯技术条件”“公路隧道LED照明设计规范”“公路隧道LED照明施工验收规范”三部委招标工程技术规范“半导体照明产品技术要求”（2010版）问题没有从根本上解决产品互换兼容性的难题。LED灯换装方案概述《隧道LED照明技术应用指导意见》简介10LED隧道灯存在的问题不同厂家整灯、部件之间无法互换、兼容性差，存在垄断风险，不利于行业的发展和技术的推广。整体式灯维护不方便，无法适应LED技术的发展。新兴技术在实际工程应用中碰到了很多问题，归根结底是标准规范的缺失。《隧道LED照明技术应用指导意见》目的解决产品互换兼容性的难题，引导市场良性发展，进而推广先进照明技术应用。对之前工程的成功经验进行总结升华，指导今后工程的实施，保证工程质量，进而推动绿色照明工程。LED灯换装方案概述《隧道LED照明技术应用指导意见》简介11领导小组上海市城乡建设和交通委员会设施运行处、科技信息处、建设市场监管处工作小组上海市市政工程管理处上海市公路管理处黄浦江越江设施投资建设发展有限公司上海长江隧桥建设发展有限公司复旦大学上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海隧道工程股份有限公司《指导意见》编制小组组织构架LED灯换装方案概述《隧道LED照明技术应用指导意见》简介12已实现厂家A外形尺寸控制接口安装支架光度接口光通量配光色温厂家B产品兼容、可互换LED灯换装方案概述灯具介绍13大连路隧道为双管隧道，分为西线隧道和东线隧道，本次改造将对东线隧道实现全线东线隧道778盏原位替换，全部更换为约3000流明的LED隧道灯（功率约为30瓦，不同厂家具体功率略有不同，驱动电源全部采用35瓦可调光电源）注：照片中产品非选定产品，仅作为文字说明。LED灯换装方案概述14每盏灯减少37瓦功耗。每天用电减少1383千瓦时，约50%。折合减少二氧化碳碳排放1379千克。一年用电减少504,795千瓦时，减少用电49%。折合减少二氧化碳排放503,280千克。选用的灯具功率为35W。每天灯具用电1337千瓦时。一年用电量为488,005千瓦时目前隧道使用的荧光灯功率为2*36W，共1547盏。每天灯具用电2720千瓦时。一年用电量为992,800千瓦时。原有灯具耗能LED灯具耗能能耗节约量节能计算（一）LED灯换装方案概述15节能计算（二）除了LED灯具本身的节能效果外，在调光手段上的实现还能再节约一些电费，可考虑夜间所有灯具降低照度30%至少8小时。由于LED灯的特性，在运行初期阶段照度会超标，也可进行调光来节省电费。由于调光后灯具和电源发热量减少，寿命也有所延长。LED灯换装方案概述16测试方案-引用标准公路隧道通风照明设计规范JTJ026.1-19991234隧道LED照明技术应用指导意见CJJ45-2006城市道路照明设计标准GB_T5700-2008照明测量方法LED灯换装方案概述调光节能测试方案-指标测试指标A)路面照度：路面点照度路面平均照度路面照度总均匀度路面照度纵向均匀度B)路面亮度：路面平均亮度路面亮度总均匀度路面亮度纵向均匀度LED灯换装方案概述测试方案-工具照度计亮度计测距仪测温仪LED灯换装方案概述19测试方案试挂段标准化照明灯具中心间距保持原荧光灯安装间距为4.5m，路面照度测试方案：测试段总长为25米，道路宽度为8米。此区域内沿车行方向选取6个测试点，分别编号为a,b,c…；沿车道宽度方向选取5个测试点，分别编号为1,2,3,4,5共30个测试点。测试布点如下：LED灯换装方案概述20测试要求测量地面照度时请将探头背面紧贴地面，探头受光面平行地面放置以测量地面水平照度。测量墙面照度时请将探头背面紧贴墙面，探头受光面平行墙面放置以测墙面的垂直照度。测试时请将探头放置在路/墙面已经标好的测试点上，以保证跟踪测试的可重复性和数据有效性。测试点照度应在现场无车辆前大灯干扰情况下进行，如遇来车请暂停测试。测试点照度时测试人员应注意切勿遮挡照度计探头。换装方案概述配光仿真计算21注：此模拟计算按照2000lm计算，实际用3000lm，数值乘以1.5系数即可隧道高度/m隧道宽度/m地面反射率墙面反射率车道数车道宽度/m6.48.510%60%22*3.75安装高度/m布灯间距/m布灯方式旋转角度观察屏大小观察屏网格点4.94.5双侧对称20°4.5*7.56*7仿真输入条件仿真结果换装方案内容A产品仿真效果22注：此模拟计算按照2000lm计算，实际用3000lm，数值乘以1.5系数即可中间段路面照度路面左右两侧墙面2m高范围内的平均照度路面照度总均匀度车道中线照度纵向均匀度路面中线照度纵向均匀度66lx18lx0.8700.9820.986换装方案概述B产品仿真效果23注：此模拟计算按照2000lm计算，实际用3000lm，数值乘以1.5系数即可中间段路面照度路面左右两侧墙面2m高范围内的平均照度路面照度总均匀度车道中线照度纵向均匀度路面中线照度纵向均匀度62lx26lx0.9030.9050.907换装方案概述C产品仿真效果24注：此模拟计算按照2000lm计算，实际用3000lm，数值乘以1.5系数即可中间段路面照度路面左右两侧墙面2m高范围内的平均照度路面照度总均匀度车道中线照度纵向均匀度路面中线照度纵向均匀度63lx34lx0.9730.9730.988换装方案概述控制方式选择25选择符合本次工况的控制方式ZigbeeCAN-busZigbeeCAN-busPLC节能验证DALI-M指令集实际应用试验验证通讯方式选择隧道灯控制的需求RS485DaliDMX512PLC485换装方案内容控制方式介绍-Zigbee26Zigbee

是无线接口的一种，主要用于无线个域网(WPAN)，符合IEEE802.15.4标准。载波频率为868MHz(欧洲),915MHz(美国)2.4GHz(全球)。不同的频段可使用的通道分别是1个,10个和16个。传输速率介于20Kbps~250Kbps之间。传输距离100~2000米（由发射功率和现场条件决定）。Zigbee支持Star,Tree和Mesh三种网路架构。支持自动路由功能，如有节点损坏，或新增节点，网络会自动重新配置路由信息，保证通信。Zigbee协议中支持节点设置为中继功能(如图中黄色节点),这样控制网络的传输距离会进一步加大，且组网更灵活每个Zigbee网络内都有一个中心节点，发起并管理整个网络。网络内的每个节点都有唯一的地址即16bit的MAC地址，因此每个网络内理论上最多支持65535个节点。但由于中心节点计算能力和网络延时的限制，一般网络节点数在200个以内。无线信号采用DSSS直序扩频技术，抗干扰性好。 换装方案概述控制方式介绍-CAN-bus27CAN(ControllerAreaNetwork)是控制器局域网的简称。它是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换，而开发的一种串行数据通信总线。现已被列入ISO国际标准，称为ISO11898。速率：1Mbps，传输距离最远可达10Km。基于硬件实现的自动错误检测和有保证的报文传送使得CAN成为噪声环境应用的理想选择。CAN总线是多主结构，每个设备都可发起对总线的控制，因此总线的利用率很高，且能保证传输的实时性。可实现点对点、一点对多点、全局广播等几种通信方式。多节点依据优先权进行总线访问,无破坏性的基于优先权总线仲裁。具有CRC校验及其他多种出错检测,并具有出错自动重传功能。节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。换装方案内容控制方式介绍-RS-48528电子工业协会（EIA）于1983年制订并发布RS-485标准，并经通讯工业协会（TIA）修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯地称之为RS-485标准。RS-485标准是为弥补RS-232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。RS-485标准的最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。通常，RS-485网络采用平衡双绞线作为传输媒体。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，只有在20kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般来说，15米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。换装方案概述控制方式介绍-PLC29PLC（PowerLineCommunication电力线载波通信）是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。根据载波频率、载波速率、载波调制方式，PLC分为两种：低速窄带，采用1～500kHz的频段载波，速率通常在1.5～10Kbps之间，OFDM扩频调制方式。高速宽带，采用1～30MHz的载波频率，速率通常在1～200Mbps之间，DMT调制方式。换装方案内容控制试验30为试验LED灯各种控制方式在隧道环境使用的可靠性，特在大连路隧道安全通道进行试挂和调光试验。现进行4种调光方式的试验，分别为Can-bus控制（有线）、RS-485控制（有线）、zigbee（无线）、plc（电力载波）。分别安装到安全通道中的东线浦西段，西线浦西段，东线浦东段，和西线浦东段。各试验段数据如下表：区段区段长度（米）数量（盏）控制方式东线浦西侧85271CAN-bus东线浦东侧43236Zigbee西线浦西侧80467RS-485西线浦东侧44437PLC换装方案概述控制方式选择31由于大连路隧道从2003年9月运营至今已经9年，隧道设备和设施均有不同程度老化。在隧道车道层灯具更换的作业面，均有防火板覆盖。防火板使用膨胀螺栓固定。在日常运营中已经有防火板自动脱落现象。所以，如果此次进行施工尽量以不在防火板上作业为原则，尽量使用原有支架。如果使用有线方式调光，必定要进行排管施工，在施工过程中是否会发生防火板脱落和松动也不得而知。而施工后，防火板的可靠性也变差，防火板自然脱落的几率将大为增加。