大連路隧道車道層LED燈換裝方案

上海大連路隧道車道層LED燈換裝示范工程實施可行性研究報告

1研究內(nèi)容2大連路隧道簡介3大連路隧道是上海市第一條運用BOT方式建設(shè)的黃浦江越江隧道，隧道的投資建設(shè)和運營管理均由上海隧道工程股份有限公司承擔(dān)，設(shè)計單位為上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院。隧道于2001年5月25日開始建設(shè)，2003年9月29日建成通車。作為連接北外灘和陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)的一條重要越江通道，大連路隧道浦西出入口位于大連路霍山路，浦東出入口位于東方路乳山路口，整條線路與地鐵4號線毗鄰而行。隧道外徑11.22米，設(shè)計為雙向四車道，東線全長2565.88米，西線全長2548.40米，采用盾構(gòu)法施工。隧道通行限高4.2m，全天禁止貨運車通行。隧道為雙管四車道設(shè)計，設(shè)計時速60KM/H。大連路隧道照明概況隧道截面照明布置圖4基本數(shù)據(jù)：采用傳統(tǒng)的日光燈照明，兩側(cè)對稱布等燈每個燈具內(nèi)為2根T8日光燈管。隧道基本照明燈具離車道層高度為4.5米。圓形斷面基本照明安裝角度為35°。矩形斷面基本照明安裝角度38°。東線隧道共有基本照明燈778盞。西線隧道共有基本照明燈769盞。大連路隧道照明概況5通行限速（km/h）盾構(gòu)段燈具安裝高度(m)燈具間隔(m)通行限高(m)604.94.5≤4.5車道數(shù)每車道寬度(m)車道總寬度(m)布燈方式23.757.5雙側(cè)對稱隧道側(cè)墻裝飾板反射系數(shù)地面反射系數(shù)頂面反射系數(shù)防撞側(cè)墻反射系數(shù)0.60.100.3燈具維護(hù)系數(shù)平均亮度與平均照度的換算系數(shù)

0.6522lx/cd·m-2

隧道參數(shù)大連路隧道照明概況6東線各段照明燈具數(shù)量西線各段照明燈具數(shù)量東、西線各有21個照明箱進(jìn)行照明配電。大連路隧道照明概況7測試時間：2011年＿9＿月＿22＿日＿1＿時＿00＿分測試點編號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備注平均照度值為66.0lx行車方向2011年9月22日

凌晨1:00大連路隧道測試數(shù)據(jù)：沿行車方向以1m間距選取了五個點，垂直車道方向選取了一根車道上的三個點（分別為車道邊線、車道中心線以及道路中心線），具體測試數(shù)據(jù)詳見下表。LED燈換裝方案概述規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)8公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范JTJ026.1-1999123隧道LED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)LED燈換裝方案概述《隧道LED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》簡介9國內(nèi)LED標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀河南省地方標(biāo)準(zhǔn)“LED隧道照明燈具”山西省地方標(biāo)準(zhǔn)“公路隧道LED照明燈”哈爾濱地方標(biāo)準(zhǔn)“LED道路和隧道照明工程技術(shù)要求”深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)“LED道路照明工程技術(shù)規(guī)范”重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)“公路隧道LED照明燈技術(shù)條件”“公路隧道LED照明設(shè)計規(guī)范”“公路隧道LED照明施工驗收規(guī)范”三部委招標(biāo)工程技術(shù)規(guī)范“半導(dǎo)體照明產(chǎn)品技術(shù)要求”（2010版）問題沒有從根本上解決產(chǎn)品互換兼容性的難題。LED燈換裝方案概述《隧道LED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》簡介10LED隧道燈存在的問題不同廠家整燈、部件之間無法互換、兼容性差，存在壟斷風(fēng)險，不利于行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的推廣。整體式燈維護(hù)不方便，無法適應(yīng)LED技術(shù)的發(fā)展。新興技術(shù)在實際工程應(yīng)用中碰到了很多問題，歸根結(jié)底是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的缺失?！端淼繪ED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》目的解決產(chǎn)品互換兼容性的難題，引導(dǎo)市場良性發(fā)展，進(jìn)而推廣先進(jìn)照明技術(shù)應(yīng)用。對之前工程的成功經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)升華，指導(dǎo)今后工程的實施，保證工程質(zhì)量，進(jìn)而推動綠色照明工程。LED燈換裝方案概述《隧道LED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》簡介11領(lǐng)導(dǎo)小組上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會設(shè)施運行處、科技信息處、建設(shè)市場監(jiān)管處工作小組上海市市政工程管理處上海市公路管理處黃浦江越江設(shè)施投資建設(shè)發(fā)展有限公司上海長江隧橋建設(shè)發(fā)展有限公司復(fù)旦大學(xué)上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院上海隧道工程股份有限公司《指導(dǎo)意見》編制小組組織構(gòu)架LED燈換裝方案概述《隧道LED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》簡介12已實現(xiàn)廠家A外形尺寸控制接口安裝支架光度接口光通量配光色溫廠家B產(chǎn)品兼容、可互換LED燈換裝方案概述燈具介紹13大連路隧道為雙管隧道，分為西線隧道和東線隧道，本次改造將對東線隧道實現(xiàn)全線東線隧道778盞原位替換，全部更換為約3000流明的LED隧道燈（功率約為30瓦，不同廠家具體功率略有不同，驅(qū)動電源全部采用35瓦可調(diào)光電源）注：照片中產(chǎn)品非選定產(chǎn)品，僅作為文字說明。LED燈換裝方案概述14每盞燈減少37瓦功耗。每天用電減少1383千瓦時，約50%。折合減少二氧化碳碳排放1379千克。一年用電減少504,795千瓦時，減少用電49%。折合減少二氧化碳排放503,280千克。選用的燈具功率為35W。每天燈具用電1337千瓦時。一年用電量為488,005千瓦時目前隧道使用的熒光燈功率為2*36W，共1547盞。每天燈具用電2720千瓦時。一年用電量為992,800千瓦時。原有燈具耗能LED燈具耗能能耗節(jié)約量節(jié)能計算（一）LED燈換裝方案概述15節(jié)能計算（二）除了LED燈具本身的節(jié)能效果外，在調(diào)光手段上的實現(xiàn)還能再節(jié)約一些電費，可考慮夜間所有燈具降低照度30%至少8小時。由于LED燈的特性，在運行初期階段照度會超標(biāo)，也可進(jìn)行調(diào)光來節(jié)省電費。由于調(diào)光后燈具和電源發(fā)熱量減少，壽命也有所延長。LED燈換裝方案概述16測試方案-引用標(biāo)準(zhǔn)公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范JTJ026.1-19991234隧道LED照明技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB_T5700-2008照明測量方法LED燈換裝方案概述調(diào)光節(jié)能測試方案-指標(biāo)測試指標(biāo)A)路面照度：路面點照度路面平均照度路面照度總均勻度路面照度縱向均勻度B)路面亮度：路面平均亮度路面亮度總均勻度路面亮度縱向均勻度LED燈換裝方案概述測試方案-工具照度計亮度計測距儀測溫儀LED燈換裝方案概述19測試方案試掛段標(biāo)準(zhǔn)化照明燈具中心間距保持原熒光燈安裝間距為4.5m，路面照度測試方案：測試段總長為25米，道路寬度為8米。此區(qū)域內(nèi)沿車行方向選取6個測試點，分別編號為a,b,c…；沿車道寬度方向選取5個測試點，分別編號為1,2,3,4,5共30個測試點。測試布點如下：LED燈換裝方案概述20測試要求測量地面照度時請將探頭背面緊貼地面，探頭受光面平行地面放置以測量地面水平照度。測量墻面照度時請將探頭背面緊貼墻面，探頭受光面平行墻面放置以測墻面的垂直照度。測試時請將探頭放置在路/墻面已經(jīng)標(biāo)好的測試點上，以保證跟蹤測試的可重復(fù)性和數(shù)據(jù)有效性。測試點照度應(yīng)在現(xiàn)場無車輛前大燈干擾情況下進(jìn)行，如遇來車請暫停測試。測試點照度時測試人員應(yīng)注意切勿遮擋照度計探頭。換裝方案概述配光仿真計算21注：此模擬計算按照2000lm計算，實際用3000lm，數(shù)值乘以1.5系數(shù)即可隧道高度/m隧道寬度/m地面反射率墻面反射率車道數(shù)車道寬度/m6.48.510%60%22*3.75安裝高度/m布燈間距/m布燈方式旋轉(zhuǎn)角度觀察屏大小觀察屏網(wǎng)格點4.94.5雙側(cè)對稱20°4.5*7.56*7仿真輸入條件仿真結(jié)果換裝方案內(nèi)容A產(chǎn)品仿真效果22注：此模擬計算按照2000lm計算，實際用3000lm，數(shù)值乘以1.5系數(shù)即可中間段路面照度路面左右兩側(cè)墻面2m高范圍內(nèi)的平均照度路面照度總均勻度車道中線照度縱向均勻度路面中線照度縱向均勻度66lx18lx0.8700.9820.986換裝方案概述B產(chǎn)品仿真效果23注：此模擬計算按照2000lm計算，實際用3000lm，數(shù)值乘以1.5系數(shù)即可中間段路面照度路面左右兩側(cè)墻面2m高范圍內(nèi)的平均照度路面照度總均勻度車道中線照度縱向均勻度路面中線照度縱向均勻度62lx26lx0.9030.9050.907換裝方案概述C產(chǎn)品仿真效果24注：此模擬計算按照2000lm計算，實際用3000lm，數(shù)值乘以1.5系數(shù)即可中間段路面照度路面左右兩側(cè)墻面2m高范圍內(nèi)的平均照度路面照度總均勻度車道中線照度縱向均勻度路面中線照度縱向均勻度63lx34lx0.9730.9730.988換裝方案概述控制方式選擇25選擇符合本次工況的控制方式ZigbeeCAN-busZigbeeCAN-busPLC節(jié)能驗證DALI-M指令集實際應(yīng)用試驗驗證通訊方式選擇隧道燈控制的需求RS485DaliDMX512PLC485換裝方案內(nèi)容控制方式介紹-Zigbee26Zigbee

是無線接口的一種，主要用于無線個域網(wǎng)(WPAN)，符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。載波頻率為868MHz(歐洲),915MHz(美國)2.4GHz(全球)。不同的頻段可使用的通道分別是1個,10個和16個。傳輸速率介于20Kbps~250Kbps之間。傳輸距離100~2000米（由發(fā)射功率和現(xiàn)場條件決定）。Zigbee支持Star,Tree和Mesh三種網(wǎng)路架構(gòu)。支持自動路由功能，如有節(jié)點損壞，或新增節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)會自動重新配置路由信息，保證通信。Zigbee協(xié)議中支持節(jié)點設(shè)置為中繼功能(如圖中黃色節(jié)點),這樣控制網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離會進(jìn)一步加大，且組網(wǎng)更靈活每個Zigbee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)都有一個中心節(jié)點，發(fā)起并管理整個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個節(jié)點都有唯一的地址即16bit的MAC地址，因此每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)理論上最多支持65535個節(jié)點。但由于中心節(jié)點計算能力和網(wǎng)絡(luò)延時的限制，一般網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)在200個以內(nèi)。無線信號采用DSSS直序擴頻技術(shù)，抗干擾性好。 換裝方案概述控制方式介紹-CAN-bus27CAN(ControllerAreaNetwork)是控制器局域網(wǎng)的簡稱。它是德國Bosch公司在1986年為解決現(xiàn)代汽車中眾多測量控制部件之間的數(shù)據(jù)交換，而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信總線。現(xiàn)已被列入ISO國際標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO11898。速率：1Mbps，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10Km。基于硬件實現(xiàn)的自動錯誤檢測和有保證的報文傳送使得CAN成為噪聲環(huán)境應(yīng)用的理想選擇。CAN總線是多主結(jié)構(gòu)，每個設(shè)備都可發(fā)起對總線的控制，因此總線的利用率很高，且能保證傳輸?shù)膶崟r性?？蓪崿F(xiàn)點對點、一點對多點、全局廣播等幾種通信方式。多節(jié)點依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問,無破壞性的基于優(yōu)先權(quán)總線仲裁。具有CRC校驗及其他多種出錯檢測,并具有出錯自動重傳功能。節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動退出總線的功能。換裝方案內(nèi)容控制方式介紹-RS-48528電子工業(yè)協(xié)會（EIA）于1983年制訂并發(fā)布RS-485標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)通訊工業(yè)協(xié)會（TIA）修訂后命名為TIA/EIA-485-A，習(xí)慣地稱之為RS-485標(biāo)準(zhǔn)。RS-485標(biāo)準(zhǔn)是為彌補RS-232通信距離短、速率低等缺點而產(chǎn)生的。RS-485標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通信協(xié)議。RS-485標(biāo)準(zhǔn)的最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mbps。通常，RS-485網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸媒體。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，只有在20kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般來說，15米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。換裝方案概述控制方式介紹-PLC29PLC（PowerLineCommunication電力線載波通信）是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。根據(jù)載波頻率、載波速率、載波調(diào)制方式，PLC分為兩種：低速窄帶，采用1～500kHz的頻段載波，速率通常在1.5～10Kbps之間，OFDM擴頻調(diào)制方式。高速寬帶，采用1～30MHz的載波頻率，速率通常在1～200Mbps之間，DMT調(diào)制方式。換裝方案內(nèi)容控制試驗30為試驗LED燈各種控制方式在隧道環(huán)境使用的可靠性，特在大連路隧道安全通道進(jìn)行試掛和調(diào)光試驗?，F(xiàn)進(jìn)行4種調(diào)光方式的試驗，分別為Can-bus控制（有線）、RS-485控制（有線）、zigbee（無線）、plc（電力載波）。分別安裝到安全通道中的東線浦西段，西線浦西段，東線浦東段，和西線浦東段。各試驗段數(shù)據(jù)如下表：區(qū)段區(qū)段長度（米）數(shù)量（盞）控制方式東線浦西側(cè)85271CAN-bus東線浦東側(cè)43236Zigbee西線浦西側(cè)80467RS-485西線浦東側(cè)44437PLC換裝方案概述控制方式選擇31由于大連路隧道從2003年9月運營至今已經(jīng)9年，隧道設(shè)備和設(shè)施均有不同程度老化。在隧道車道層燈具更換的作業(yè)面，均有防火板覆蓋。防火板使用膨脹螺栓固定。在日常運營中已經(jīng)有防火板自動脫落現(xiàn)象。所以，如果此次進(jìn)行施工盡量以不在防火板上作業(yè)為原則，盡量使用原有支架。如果使用有線方式調(diào)光，必定要進(jìn)行排管施工，在施工過程中是否會發(fā)生防火板脫落和松動也不得而知。而施工后，防火板的可靠性也變差，防火板自然脫落的幾率將大為增加。