案例

杭州钱江隧道照明详解——阿拉丁神灯奖申报项目

山西光宇 2013-04-18 335

摘要:本案例为2013阿拉丁神灯奖工程类参评项目——杭州钱江隧道LED隧道灯照明工程。杭州钱江隧道为水底城市快速公路隧道(南北走向),双峒双向六车道,每峒各三车道,隧道设计行车速度80km/h, 单向车流量大于2400辆/小时,本工程涉及到的隧道照明总长度4160米(单条隧道)。整个隧道照明工程设计安装了LED调光控制控制系统可实现9级调光。

更多图集:http://www.alighting.cn/case/2013/4/18/14331_13.htm

申报单位:山西光宇半导体照明股份有限公司

此项目为2013阿拉丁神灯奖工程类参评项目

  项目信息

  项目名称:杭州钱江隧道LED隧道灯照明工程

  项目地址:杭州钱江隧道

  单位名称:山西光宇半导体照明股份有限公司(施工&产品)

  设计单位:上海宝信软件股份有限公司

  业主名称:上海隧道工程股份有限公司

  项目总体情况

  杭州钱江隧道为水底城市快速公路隧道(南北走向),双峒双向六车道,每峒各三车道,隧道设计行车速度80km/h, 单向车流量大于2400辆/小时,本工程涉及到的隧道照明总长度4160米(单条隧道)。

  2011年11月钱江隧道的施工单位上海隧道股份邀请了4家国内知名度较高的LED照明生产厂家,对钱江隧道LED照明工程进行示范照明招标评选。在此次的招标示范照明中,我公司示范照明的各项指标均处于最佳,成为钱江隧道LED照明工程的中标单位。


  钱江隧道东线和西线隧道共安装使用我公司GY822SD85/220AC条形LED隧道灯共2976盏,调光控制装置10套,隧道的灯具安装高度5.2米,灯具安装距离5.6米,灯左右对称布灯,整个隧道照明工程设计安装了LED调光控制控制系统可实现9级调光,调光控制器和LED隧道灯驱动之间通信满足可靠、实时、开放要求;驱动器逻辑地址读取、修改方便;调光控制器既能工作在自动模式进行控制中心远程控制,也能在现场按通道进行就地调光测试;LED隧道灯能自动诊测并上传灯具故障和电源故障状态;每个隧洞内安装10套光衰在线测量装置,并通过相应的现场总线通道实时上传光衰检测数据。

  目前照明工程已安装调试完成。隧道照明的实测数据如下:


  工程介绍

  钱江通道及接线工程,全长43.981km,其中钱江隧道工程范围长度4800米,隧道全长4450米(桩号K11+400~K15+850),江中圆隧道段长(K12+005~K15+250)3245米,暗埋段(K11+570~K12+005)(K15+250~K15+730)915米。

  钱江隧道为高速公路,隧道设计速度80km/h,双向六车道,车道限界净高5m,灯具安装高度圆隧道5.2米,暗埋段5.7米,车道宽度2×(3.75+3.75+3.5)m,黑色沥青混凝土路面,汽车荷载公路-Ⅰ级,设计使用年限100 年。


  杭州钱江隧道地下LED照明段长度约4160m,主要为圆隧道段照明。鉴于隧道内24小时不间断照明的特点,采用绿色、高效、长寿命的 LED光源将有助于节能与环保,但由于目前国内外尚未形成隧道用LED大功率照明的技术规范,故根据本工程照明功能的需求,根据设计院技术要求,并依据《TJ026.1-1999公路隧道通风照明设计规范》等技术规范。进行了隧道照明的设计。

  一、钱江隧道的照明设计

  1.钱江隧道的相关资料

  1)本隧道为水底城市快速公路隧道(南北走向),双峒双向六车道,每峒各三车道,单向行驶。

  2)行车速度:80km/h。

  3)单向车流量大于2400辆/小时。

  4)圆隧道横断面图如图1所示,灯具安装位置隧道顶部两侧、高度:圆隧道5.2米,暗埋段5.7米。

  5)侧墙装饰板反射系数:0.6; 地面反射系数:0.1 ;顶面反射系数:0;防撞侧墙反射系数:0.3。

  6)隧道为沥青砼路面,平均亮度与平均照度的换算系数按22lx/cd·m-2。

  7)隧道照明计算道路宽度为12.25m。

  8)杭州钱江隧道照明段长度约4160m(单条隧道)。


图1 圆隧道横断面图

  2. 圆隧道段照明设计参数的确认

  1)隧道段照明灯具采用GY822SD85/220AC型LED隧道照明灯

  2)圆隧道段照明亮度:4.52cd/m2,即99.4lx。

  3)路面照度总均匀度:Emin/Eav≥0.7;路面照度纵向均匀度:E’min/E’max ≥0.8,每车道中线照度纵向均匀度:E’min/E’max ≥0.8。

  4)侧墙面2m高范围内的平均照度,应不低于地面平均照度的1/3。

  5)单侧灯具间距定为5.6m,对称布置,双侧灯具距离10.6m。

  6)灯具维护系数:0.65,即隧道中间段路面初始照度需达到153lx。

  7)灯具安装角度可根据各厂家自身灯具的配光曲线特点自行确定,但需满足隧道实际的安装要求(试验段期间可确定)。

  8)LED灯具采用长条形外壳,在隧道内布置时可有明显的交通诱导作用。

  9)LED光源要求模块化设计,便利于灯具的维护。[NT:PAGE]

  3. 方案模拟

  根据以上参数的确认,经计算和DIALUX模拟计算,确认了灯具的选型数量、设计隧道照明的路面照度、均匀度及模拟的效果图如下:


图2 照度伪色表现情况

  二、杭州钱江隧道隧道段照明调光方案设计

  1.具体资料

  本工程隧道段照明长度约2×4160m,每条隧道均设12个供电点,每个供电区域约400米,电压为AC380/220V(+15%或-10%)。

  LED调光系统东西隧道分为10个区段进行区域调光,每个区段长约800m,东西线具体里程(K11+570~K12+405)(K12+405~K13+205)(K13+205~K14+005)(K14+005~K14+805)(K14+805~K15+730);调光设备布置于隧道侧墙的箱孔内,箱孔尺寸600×500×250(高×宽×深),具体里程为:LK(RK)12+005,LK(RK)12+805,LK(RK)13+605,LK(RK)14+405,LK(RK)15+205。

  2.隧道照明系统调光方案设计思路

  每个调光箱4个通道,每通道带70多套LED隧道灯,各个区段间调光系统通过光缆连接至就近ACU,当距离较远时采用一对光电收发器进行转换增加传输距离,然后再接入ACU交换机。调光控制器和控制中心之间通信支持MODBUS/TCP,以太网通信等开放协议,调光控制箱和监控系统ACU处预留RJ45口。

  调光控制器和LED隧道灯驱动之间通信满足可靠、实时、开放要求;驱动器逻辑地址读取、修改方便;调光控制器既能工作在自动模式进行控制中心远程控制,也能在现场按通道进行就地调光测试;LED隧道灯能自动诊测并上传灯具故障和电源故障状态;每个隧洞内将安装几套光衰在线测量装置,并通过相应的现场总线通道实时上传光衰检测数据。

  1) 调光系统需能适应隧道恶劣的运行环境,具有防潮、抗腐蚀等功能

  2) 调光系统需简捷、灵活,便于操作,能减轻维护负担。

  3) 单个LED灯具具备可调光功能。

  4) 整套LED调光系统可进行9级调光,级数如下:20%,30%,40%, 50%,60%,70%,80%,90%,100%,其中并具备0%的功能。

  5)确保当隧道电源切换时LED灯具的再启动,保证照明中断时间不超过 0.1s。

  6)调光系统需能可进行时间控制、集中远控及10个区域就地控制。

  7)当系统电源断电恢复时能自动进入断电前的设置,具有记忆功能,并具有故障信息保存功能。

  8)调光系统需考虑电磁兼容和谐波问题,不应影响隧道内监控设备的正常工作,也不能对供电电网造成污染。

  9)调光系统与灯具间的通信采用独立通信线。

  10)调光方式宜采用PWM方式。[NT:PAGE]

  3. 灯具调光基本控制原理

  LED灯具智能控制系统根据隧道的特殊性设计,可靠性高,易于使用。含三个重要组成部分:

  1)控制中心:提供友好的交互式人机界面,方便操作。控制中心软件使用ModBus协议,与控制台之间使用RS485通信。灯具运行状态显示在控制中心界面,并且结果可保存于电子文档中,以便存档管理和质量控制。

  2) 控制台:执行控制中心调光命令,对下属区域灯具进行控制。控制台实时采集所负责灯具的运行状态,并反馈到控制中心。

  3)灯具执行控制台命令,采用PWM方式对LED灯具亮度进行调节。监控、采集恒流源的输出信号,对恒流源进行故障判断,当恒流源故障时,上报到控制台。

  四、灯具的主要性能介绍

  GY822SD85/220AC型LED隧道照明灯是我公司针对钱江隧道这一工程的特点,结合隧道股份公司提出的照明标准要求,专门设计了一款适用于江底隧道照明的LED隧道灯。为了满足灯光对行驶车辆产生引导作用,隧道灯设计成长条形;为了满足隧道照明时间长,灯具可维护性强的特点,我们将灯具按照模块化思维进行了设计,便于灯具的方便维修,同时可以大大降低整个系统的维护成本;为了实现隧道照明较高的照明均匀性要求,同时为了提高灯具的光线利用效率,我们专门根据钱江隧道的布灯要求,特别设计了灯具配光系统;为了达到最好的节能效果,在本方案中我们筛选了全世界范围内最为主要的芯片及光源生产商,并结合我公司的封装优势,在该款灯具中使用了目前能够量产的最亮的LED光源;为了很好的实现隧道股份提出的调光需求,我们专门开发了一套隧道照明调光系统。


图3灯具的照片


图4灯具的实测配光曲线


图5 灯具的外形尺寸图

  1.灯具的参数


  2.灯具的结构特点

  1)灯具采用模块化设计理念,维护拆卸徒手操作即可完成。

  2)散热翅片设计,按照气流走向进行设计,可以加强散热能力,避免灰尘积累!

  3)特殊密封结构设计,使灯具的防护等级达IP65。

  4)特殊的安装支架设计,使灯具在三维空间内都可调整。

  5)易于清洗,玻璃面受力均匀,可以接受高压水枪冲洗,不破碎。

  6)壳体采用高强度高导热铝合金材料,表面氧化处理。

  3. 灯具模块化结构设计介绍

  1)灯具可徒手打开

  2)手工拆卸方形包塑螺母

  3)取下反射器、拔下导线插件,更换光源模组

  4)插好导线插件,装好光源模组和反射器

  5)旋紧包塑螺母


图6 灯具模块化结构示图

  4. 灯具光性能介绍

  1) 选用世界知名品牌大功率LED芯片,在满足高的出光效率的前提下, 可保障批量产品的稳定性和较长的使用寿命。

  2) 光源使用72颗1W光源,光源工作电流350mA,且每个光源都并有稳压二极管,单个光源损坏不会影响其他光源的正常工作。

  3)光源光效大于130lm/W, LED热阻≤10℃/w,模组整体热阻≤11℃/W。LED热沉、铝基板、灯具内外表面及散热片各点温度≤80℃,温升≤30℃。灯具整灯光效95lm/W。

  4)启动快、发光效率高,视觉逼真,无闪烁,对眼睛和皮肤无任何伤害,使用安全。

图纸及其他资料

  灯具选型、数量、用途表:


LED照明智能控制:

>>>点击下载 图纸及其他资料

  申报单位:山西光宇半导体照明股份有限公司

  申报单位简介:

  公司占地30万平方米,引进国际先进的LED封装设备和大功率LED系列应用产品装配生产线,打造具有世界领先水平的大功率LED封装及应用产品生产基地。公司产品种类丰富,包括道路照明、隧道照明、工矿照明、广场照明、景观照明、室内照明及特殊照明等多个系列的LED照明产品。

  项目负责人:许敏

  项目负责人简介:北京科技大学材料学研究生,现任山西光宇半导体照明股份有限公司技术副总。

  本项目主要工作内容:

  领衔开发LED光源模块化、灯体拆装手工化的隧道灯照明产品,同时配套与之对应的调光等智能控制系统。

  业主单位:上海隧道工程股份有限公司

  业主单位简介:

  1965年,成立上海市隧道工程公司,成为中国最早进行盾构隧道试验和工程应用专业工程建设单位。1965年8月至1970年9月承建我国首条越江隧道——上海打浦路隧道,采用自行研制的Φ10.2m网格挤压盾构,在黄浦江底掘过1322m,结合工程而开发的盾构隧道、隧道衬砌、连续沉井等四项关键技术获1978年全国科学大会奖。

  项目负责人:章仁财

  项目负责人简介:

  现任上海隧道工程股份有限公司杭州钱江隧道项目经理部任项目经理;主持建设了上海延安路高架、外环隧道、大连路隧道、翔殷路隧道、新建路隧道、打浦路复线隧道等大型工程;曾获得上海市劳动模范称号。

  本项目主要工作内容:主要监管该项目所需灯具规范性以及施工方施工资质及施工质量方面的工作。

  其他主要参与单位:上海宝信软件股份有限公司

  其他主要参与单位简介:

  上海宝信软件股份有限公司(简称宝信软件)是宝钢股份控股的上市软件企业,公司成立于2000年4月,于2001年4月上市。公司总部位于上海浦东张江高科技园区,注册资本2.62亿元人民币。

  其他主要参与单位项目负责人:张兴军

  其他主要参与单位简介:张兴军,男,1963年5月出生,高级工程师,上海宝信软件股份有限公司专业技术总监,浙江钱江隧道半导体照明产品应用示范工程负责人。

  其他主要参与单位本项目主要工作内容:

  协助业主申报国家发展改革、住房城乡建设部、交通运输部组织的“半导体照明产品应用示范项目”;协助业主和国家发改委、交通部、浙江省交通厅、浙江省发改委、杭州交通局等相关政府管理部门沟通;共同制订钱江通道LED隧道灯试验段入围条件或准入门槛,包括LED隧道灯基本外形要求、照明要求、散热基本要求、自检和控制要求、现场施工配套基本要求、运行维护方面要求等等;一起制订钱江隧道LED隧道灯试验段比选、检测标准,协助业主方择优选用钱江隧道试验段LED隧道产品,配合实施钱江隧道LED隧道灯试验段;策划钱江通道LED隧道灯项目关键实施流程和步骤;落实调光、自检等智能控制系统的应用方案。

  其他主要参与单位项目意见:

  浙江钱江隧道LED照明整体技术行业领先、性能稳定可靠,充分利用了LED照明的特点,有效促进了我国LED隧道照明的良性发展,为类似项目实施提供了宝贵经验。

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