申报单位：吉林省交通规划设计院
项目信息
项目名称：营城子至松江河高速公路长板坡隧道照明
项目地点：营城子至松江河高速公路抚民至松江河段
单位名称：吉林省交通规划设计院(设计方)
【本项目推荐人：吉林省照明学会】
吉林省照明学会是由大学物理学院、中国科学院长春光学精密机械与物理所、吉林省建筑工程学院、吉林省建筑设计院、长春为实照明科技有限公司、吉林省环宇光电子照明有限公司等单位发起，在吉林省发展改革委员会，吉林省科学技术协会，吉林省民政厅的大力指导支持下，于2007年2月9日正式登记为全省性具有独立社团法人资格的群众团体。
【推荐理由】
长坂坡隧道是营城子至松江河高速公路中的一个长隧道，长2975米，本隧道地理位置特殊，空间环境狭窄，因此，本隧道的照明及监控系统显得尤为重要。
一、项目简介
长坂坡隧道是营城子至松江河高速公路中的一个长隧道，营城子至松江河高速公路是《振兴东北老工业基地公路水路交通发展规划纲要》中的“五纵、八横、两环、十联”区域骨架公路网中第五横抚松(松江河)至双辽公路中的一段，同时也是《吉林省高速公路网规划》中的“五纵、五横、三环、四联络”中横四的一段，也是吉林省交通“十一五”规划建设项目之一，该路线起于伊通满族自治县的营城子镇北，与长春至营城子高速公路终点相接，经由朝阳山镇、朝阳镇、辉南镇、抚民镇、靖宇、抚松、止于松江河机场北1.5公里处。
该路的修建对加快国家高速公路网、东北区域骨架公路网和吉林省高速公路网主框架的形成，提高综合运输网的整体水平，改善行车条件，加强国防建设和国防安全，振兴吉林老工业基地，促进区域经济和旅游业发展，改善区域交通环境，适应远景交通量增长将起到积极的推动作用。
营城子至松江河高速公路抚民至松江河段路线全长139.116公里。设互通立体交叉9处，即抚民、靖宇、板房子、燕平、花园口、榆树川、抚松、松江河、东岗互通立体交叉;设隧道5座，即龙岗隧道(长1895m)、长板坡隧道(长2975m)、松阳隧道(长915m)、抚松隧道(长1624m)及马鹿沟隧道(长180m)。
本路段设靖宇管理分局1处;设即抚松管理处1处;设靖宇养护工区及抚松养护工区2处，分别与靖宇管理分局及抚松管理处同址建设;设抚民服务区、靖宇服务区及松江河服务区3处;设抚民、靖宇、燕平、花园口、抚松、松江河、东岗匝道收费站及长白山主线收费站8处;设隧道管理站7处;设紧急停车区1处。
在通车初期道路服务水平均为一级，抚民至靖宇段在2027年降至二级，靖宇至板房子段在2024年降至二级，板房子至花园口段在2021年降至二级，花园口至榆树川段在2022年降至二级，榆树川至松江河段在2020年降至二级。至目标年限除抚民至板房子段服务水平保持为二级以外，其余路段均降至三级。
隧道路段特殊，空间环境狭窄，存在潜在的交通事故危险，特别是火灾危险，因此隧道监控是本路监控的重点之一。根据交通部《公路隧道交通工程设计规范》(JTG/T D71-2004)及《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTG D080-2006)中对交通工程设施的规定，长板坡隧道交通监控设施前期按A级设置，包括监控系统、通风系统、照明系统、供电系统和消防系统。
隧道照明系统采用第四代灯具电磁感应无极灯和LED灯。
隧道监控系统主要设置的监控设备有一体化彩色变焦摄像机、彩色定焦摄像机、车辆检测器、悬臂式可变情报板、交通信号灯、CO/VI检测仪、风向风速仪、光强检测仪、隧道内可变限速标志、区域控制器、隧道紧急电话分机(含功放箱)和车道控制灯。
隧道通风系统设置20台 SDS112T-4P-30射流风机。
隧道供配电系统主要包括隧道防水配电箱、隧道防火电缆和电缆桥架。
隧道消防系统包括水消防系统、隧道自动报警装置、手动报警装置、灭火器、消防标志部分、联动控制部分。
水消防系统设有消火栓及水成膜灭火系统，为湿式系统。
由于项目所建工程是分段实施，通车时间不同，本次报优项目为长坂坡隧道。[NT:PAGE]
二、部分照明技术指标(包括照明质量与数量)
(1)隧道照明设计依据
《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026.1-1999)(以下简称规范)是我国公路隧道照明和通风系统设计的规范。其中对照明系统的构成、隧道各照明段的长度、亮度以及均匀度都有详细说明，除此以外还规定了调光分级和布灯原则。
《规范》规定，长度大于100m的隧道应设置照明，并在设计照明系统之前对当地的环境条件、土建结构物的设计方案、交通状况、通风方式、供电条件和营运管理方式进行调查。同时还规定，隧道照明系统应当包括入口段照明、过渡段照明、中间段照明、出口段照明、应急照明和洞外引道照明。国际照明委员CIE将入口段分为(从隧道口开始)阀值段和过渡段。阀值段是用来消除黑洞现象的，让驾驶员能在洞口辨认路面情况所要求的照明区段;过渡段是为了避免阀值段照明与中间段的基本照明之间产生过于强烈变化而设置的照明区段，以此来使照明水平逐渐下降。
(2)隧道照明基础数据
隧道名称：长板坡隧道;
隧道长度：左幅2975m，右幅2940m;
高峰小时单向交通量N(2020年)：2455辆小客车/小时;
L20(S)—洞外亮度(cd/m2)：4000cd/m2;
设计时速：80km/h;
长坂坡隧道右幅进口坡度:-1.66﹪;
隧道净高：7.99m;
1.入口段亮度计算(根据规范4.3.1)：
Lth=k×L20(S)= 4000*0.035=140(cd/m2)，
k——入口段亮度折减系数，按表4.3.1取值;
2.入口段长度计算(根据规范4.3.3):
Dth=1.154Ds-(h-1.5)/tan10°=83.34m，
Ds—入口照明停车视距(m)按表4.3.2-2取值为104.98m，
h—洞口内净空高度(m)取值为7.99m;
3.过渡段长度(根据规范表4.4.2)：
Dtr1(m)=72m，Dtr2(m)=89m，Dtr3(m)=133m;
4.过渡段亮度：
Ltr1=0.3Lth=42cd/m2，Ltr2=0.1Lth=14cd/m2，Ltr3=0.035Lth=4.9cd/m2，
基本段亮度为4.5cd/m2;
5.隧道路面平均亮度与平均照度间的换算关系：
沥青路面为18lx/cd×m-2，水泥路面为12lx/cd×m-2。
(3)隧道照明灯具数量
长板坡隧道灯具布置表
长板坡隧道灯具数量表
(4)隧道照明质量
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三、照明设计理念、照明设计方法的创新
公路隧道的照明，是为了提高行车的安全性和舒适性。与一般的道路照明相比，隧道照明的特点是白天更需要照明，而且白天照明比夜间照明问题更复杂。隧道照明与道路照明一样，不仅要考虑路面应具有一定的亮度水平，同时还应进一步考虑设计速度、交通量、线形等影响因素，并从驾驶上的安全性和舒适性等方面综合评价照明效果，特别是在隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程。同时，隧道照明中出现的视觉现象与在道路中所遇到的视觉现象也有着明显的差别，当司机在白天从明亮的视觉环境接近、进入和通过隧道时，将产生多种视觉问题，在白天的日光状态下，隧道内外的亮度差别非常大，从隧道外部看照明不充分的隧道入口时，会看到长隧道的“黑洞”现象与短隧道的“黑框”现象。特别是在长隧道中，照明系统需要提供合适的亮度水平，以解决机动车驾驶员从亮环境进入暗环境，以及从隧道内的暗环境进入到隧道外的亮环境时的视觉适应问题。
车辆进入隧道时，隧道照明开启数量最主要的依据是洞外亮度，洞外亮度高，与之相应提供给司乘人员看清洞内状况所需的路面亮度也提高，开启的灯具数量也多，洞外亮度低，开启的灯具相应减少。吉林省高速公路隧道多处于东部山区，目前车流量较少，如果不对照明灯具进行合理控制，将造成电能浪费。长板坡隧道照明设计将采用智能照明控制系统，实现照明灯具合理开启。
智能控制系统中有智能控制单元，能真正实现照明控制系统的独立运行，因此智能控制方式也可以称作自动控制照明。智能控制照明方式通过各种检测器实时检测隧道内外光环境照明亮度的差异及时调整隧道内照明的亮度以达到最佳的行车照明光环境，保证隧道行车安全。智能控制系统能够实时采集隧道外环境亮度、隧道内车速等信息，经过算法处理后得到相应的指令进行控制，它能实现照明亮度的实时调节。
设计中将入口段加强照明灯具分成若干回路(详见《长板坡隧道照明回路表》)，通过计算得到组合不同照明回路对应的隧道洞内照度，同时根据不同的洞口亮度确定开启回路的个数(详见《长板坡隧道照明控制系统构成图》)。
智能控制系统由照明系统软件分析光亮度检测仪和车流量检测器的数据，通过监控系统的区域控制器控制照明控制柜来控制照明回路的开启和关闭。
照明控制柜是由可编程控制器、电能计量装置等电子元器件组成的智能控制系统，同时具有通信接口。隧道洞口的监控设备主要用来完成车辆通过信号的采集，经通信系统将信号传至靖宇区域中心，由靖宇区域中心软件分析后，再将控制信号传至隧道变电所内的区域控制器，由区域控制器控制照明控制柜，灯具按隧道洞口亮度开启相应照明灯具，在无车辆通过时隧道灯关闭成最低照明状态。
该控制方案对软件功能要求：当洞口处监控设备发现来车，则路灯及洞内灯具根据原设计照明方案点亮，当入口处监控设备发现两次来车间隔时间大于车辆通过全隧道时间秒，则将灯关闭成最低照明状态(应急照明)，这种控制方案简便易行，以后可根据通车情况进行调整，加进交通量因素，可预判交通量，根据预判交通量的大小调整开启的回路数量，交通量非常小时，可按交通量指标控制隧道内照度，随着交通量的增大可逐渐增加开启的回路数量，直至达到设计的各种控制回路数。
隧道照明的主要电能消耗集中在入口段，由于要平衡洞外高亮度与洞内的暗环境，在入口段布置相对集中的灯具。洞外亮度的选择也直接影响着灯具的布置数量，由于洞外环境四季变化较大，从冬季雪地的8000～10000cd到盛夏绿化映衬时的2000cd，若以最大值来选择，势必造成投资的浪费和电能过度消耗。从多年我省及全国运营的实际情况看，车辆进洞前(尤其是雪后)均有很明显的减速行为，结合交通部审查意见及春季实测记录，选择4000cd是适合的，既满足行车安全，也充分节约投资和电能消耗。
采用智能控制系统后，长坂坡隧道的照明消耗电能较传统照明方案有大幅减少，起到了很好的效果。
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四、照明设计中使用了哪些环保、安全、节能措施
公路隧道光源的选择是实现照明节能的关键。隧道照明灯具应满足隧道特定环境下的光效、光通量、光衰减、寿命、光色和显色性、成本要求;同时还应保证在汽车排放形成的烟雾中有良好的能见度。目前隧道照明中一般选用的光源是高压钠灯、无极灯和LED灯。
(1)高压钠灯
高压钠灯具有发光效率高、寿命长、特性稳定、光通维持率高和透雾性强等优点。但是它能耗高，启动慢也使其无法实现智能控制，节能效果差。
(2)无极灯
无极灯属于第四代照明产品，无灯丝，无电极，是无电极气体放电荧光灯的简称。无极灯是利用高频电磁场激发无极放电腔而发光的一种新型照明光源，发光原理为高频电磁场能量以感应方式耦合进行泡内，激发泡内稀有气体电离而形成的等离子体，等离子受激发原子返回基态而自发辐射出紫外线，而导致灯泡内壁的荧光粉受激发而发出可见光。无极灯具备在其额定功率的30%到100%范围内都能稳定工作的良好调光性能，这样在调低照明水平时，不会影响照明均匀度，并可实现连续变化。与高压钠灯等传统光源相比，具有显著的优越性。
(3)LED灯
LED灯应用于隧道照明具有先天优势，与传统照明光源相比，具有以下优点：
1)功耗低：LED灯与高压钠灯相比，同等视觉条件下，节电60%～70%左右，与白炽灯相比，可节电80%～90%左右。
2)启动时间短：由于在光源方面有本质上的区别，LED光源灯不存在启动时间的问题，随时加电可立即正常工作，能够非常方便的实现智能化节能控制。
3)工作电压范围宽：由于采用了专用的恒流驱动电路，LED光源照明灯的工作电压范围可达AC220士20%，灯具工作不受影响。
4)调光功能
LED灯具有较完美的调光功能。LED灯具光输出和工作电流成正比，因此可以通
过减小电流的方法来调光。另外，由于LED灯进行频繁开关对其没有太大的损伤，LED灯还可以采用脉冲宽度调节的方法来调光，通过调节电压的占空比和工作频率，能够有效调节LED灯的发光强度。
由于这几年LED灯具市场发展迅速，产品质量参差不齐，隧道用灯具总体效率不一，有些LED产品衰减严重，有些产品辅件易损坏，降低了LED产品的信任度。我院经市场比较，反复甄别，最终选择希达LED隧道灯作为工程使用产品，既考虑了节能，又充分考虑了其使用寿命和稳定性方面性能。
综上所述，长坂坡照明设计时对各种灯具的优缺点、灯具得使用效果及反馈意见作了详细的调研，经过认真讨论研究后，确定在长坂坡隧道照明设计中大量使用第四代光源无极灯和LED灯，在满足规范要求的情况下通过控制最低开启灯具数量达到了行车安全的目的，同时，在保证车辆安全通行的前提下充分发挥节能手段，减少电能消耗，达到最佳节能和环保的目的。
申报单位：吉林省交通规划设计院
吉林省交通规划设计院前身为吉林省公路勘测设计院，创建于1953年。2000年通过了ISO9001质量体系认证;2010年末正式更名为吉林省交通规划设计院。现持有国家有关部门颁发的公路工程勘察综合类、公路行业设计(含特大隧道设计、特大桥设计、交通工程设计)、工程测绘、建设项目咨询、工程试验检测综合和工程监理等甲级资质证书及水土保持、市政公用行业(道路)等乙级资质证书;主要从事高等级公路、桥梁、隧道、互通立交、交通工程的规划、可行性研究、勘察设计、工程咨询、试验检测、工程监理等各类业务。目前全院在职职工299人，其中研究员57人，高级职称57人，中级职称98人;研究生学历77人，本科生学历133人。
项目负责人：樊上海 职务称呼：主任工程师、正高级工程师
个人简介
从事高速公路交通工程及沿线设施设计工作多年，组织多条高速公路的设计工作，负责多条高速公路的机电设计和照明设计，获得省内外专家的一致好评。曾参与同江至三亚国道主干线长春至拉林河段、同江至三亚国道主干线、四平至长春、长春至营城子高速公路设计，快大茂至下排高速公路、肇源至松原高速公路、大广高速松原至双辽段、山东省济南至莱芜高速公路、营城子至松江河高速公路、通化至新开岭高速公路等多个项目的机电设计负责人。
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