隧道涵洞照明系统节能改造工程可行性研究报告.docx

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隧道涵洞照明系统节能改造工程可行性研究报告

隧道涵洞照明系统节能改造工程

项目可行性研究报告

1总论

1.1项目名称及承办单位

1.1.1项目承办单位

1.2报告编制依据和历史背景

1.2.1编制依据

1．《市中长期社会发展战略纲要》

2．国家发改委、建设部联合颁发的《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》。

3．《市2003~2020年城市总体发展规划》

4．《市天际岭森林公园片区控制性详细规划》

1.2.2历史背景

市是，经过改革开放20年来的发展，已经取得了令人瞩目的成就，也具备自身独特的发展优势。

进入21世纪，处于历史性转折时期，面对新的国际国内形势，给长沙既带来了难得的机遇，又提出了严峻的挑战。

随着国家全方位开放格局的形成和周边形势的变化，长沙正面临着巨大的竞争压力。

全国各大城市出现了争先恐后的竞争格局，长沙必须营造新的优势，迅速把自己做大做强，赢得发展的主动权。

省委、省政府确定的“一点一线”和长株潭经济一体化战略，要求长沙尽快增强中心城市的吸引力和辐射力，充分发挥龙头带动作用，这给长沙的发展带来了前所未有的推动力。

但长沙中心城市的功能和作用要得以有效发挥，还需付出艰苦的努力。

长沙在基础设施建设等硬环境方面仍相对滞后，城市综合服务功能不强，这是制约长沙发展的重要因素之一。

市中长期经济社会发展战略纲要为长沙的发展描绘了宏伟蓝图，指出要用15年左右的时间，把长沙建设成为繁荣、开放、文明、秀美的现代化中心城市，并进一步提出了建设长沙的量化指标。

市建委按照2020年长沙建成区人口310万，用地310平方公里的城市规模重新调整城市空间形态，加强环境治理、道路整治和绿化广场建设，把长沙建成一个结构合理、发展空间广阔、城乡一体的区域性现代化中心城市。

而把路网建设作为战略拓城的基础，也是改善长沙城市环境、提升城市品位的基础。

基于国家节能减排，市打造绿色宜居城市的理念，位于森林公园核心景区的天际岭隧道以及望岳路涵洞、岳华路涵洞照明系统节能改造项目，其目的不仅仅是恢复其照明系统的功能，做亮化工程，更应在其实施中紧紧围绕“行车安全、节能降耗、高效管理”这个三个基本目标理念。

1.3项目编制的必要性

1.3.1完善桥隧亮化，城市交通安全运营的需要

天际岭隧道、望岳路涵洞、岳华路涵洞照明系统节能改造完善了城市桥梁隧道交通安全运营，构筑、完善了城市内部的交通体系，有利于片区交通的运转，对于城市交通的可达性起着良好作用

1.3.2响应节能减排的需要

为了响应国家节能减排的环保要求，LED灯具在照明方面应用越来越广泛，在隧道应用的成功案例也越来越多。

本方案为天际岭隧道照明系统节能改造方案，建议采用隧道无级调光LED照明灯具，配合智能控制系统，以解决节能环保与安全行车的矛盾，达到“安全行车与高效节能的完美结合”。

1.3.3加速城市建设的需要

进入新的世纪，长沙城市必须走内涵发展的道路，不断改善城市环境，真正提升城市品位，塑造新的城市形象，为城市的经济发展打下坚实的基础。

而桥梁隧道亮化等市政基础设施建设是加快长沙城市这一精华区域建设的基础，在城市桥梁隧道基础上，通过对天际岭隧道、望岳路涵洞、岳华路涵洞亮化改造项目的建设重新梳理两侧地区的城市肌理，真正体现以人为本、以环境为中心，高标准建设的指导思想，从而更好的促进市的开发建设，从而提高整个城市的品位。

1.4项目概况

1．研究对象：

1）本次研究的对象即对市天际岭隧道、望岳路涵洞、岳华路涵洞照明系统节能改造工程。

2）市万家丽路天际岭隧道为双洞城市主干道隧道，南北向，西线长396m，于2004年10月1日建成通车；东线长433m，于2006年9月8日建成通车。

东线路面宽12米，西线路面宽14.2米，车流量≥2400辆/h，隧道的最大开挖宽度达17.28米，洞内路面结构为沥青砼路面。

3）望岳路涵洞下穿岳麓大道，桥长62m，宽32.5m，净高4m。

4）岳华路涵洞下穿岳麓大道，桥长62.5m，宽32.5m。

净高4m。

1、天际岭隧道地域图

2、望岳路涵洞地域图

3、岳华路涵洞地域图

2、研究内容

1）照明需求研究

2）建设条件分析

3）方案设计

4）建设规模和技术等级

5）方案的实施与建设安排

6）投资估算和资金筹措

7）项目建设的综合评价

1.5主要研究成果

1、市天际岭隧道、望岳路涵洞、岳华路涵洞照明系统提质改造工程，对交通组织有利，对城市发展将起着重要的作用。

2、投资估算700.49万元，其中工程费用576.4万元，其它费用60.41万元，预备费用63.68万元。

3．施工期安排2012年7月动工争取2012年8月建设完成。

4．综合评价

本项目在经济、技术上是可行的，建成后其社会效益显著，建议尽早付诸实施。

2照明需求研究

2.1隧道现状

2.1.1配电简述

天际岭隧道供电电源采用10KV双电源，专用变电所设在北洞口，EPS设置在隧道管理处。

天际岭隧道照明管线均采用三相五线制供电，五路设计，每回灯具线路电缆穿PVC110管外加混凝土包封，埋深为管顶距人行道0.7米，沿绿化带敷设引至北洞口，后改由电缆桥架沿洞壁明敷设至各灯具，由干线引至各灯具的管线为BV-3X4。

2.1.2照明灯具

入口段加强照明为400W高压钠灯，过渡段为250W高压钠灯，中间段及出口段照明为150W高压钠灯

2.2运营现状

2.2.1天际岭隧道

自2006年全线通车，照明系统投入使用以来，照明系统已完全超过了使用寿命，因此，从现场的实际图片可以看出，照明系统工作的状态已经不能满足其设计要求，大部分灯具光衰严重，损坏，洞内照度非常低，加之车流量的增加及路幅较宽，对行车安全有着非常不利的影响。

照明现有设计数据：

现有设计

照度要求

长度

400w为主，1m/盏

入口段

95.5CD/㎡

25m

250w为主，2.4m/盏

过渡段1：

27.3CD/㎡

45.6m

150W（为主），4m/盏

过渡段2：

8.8CD/㎡

68m

150w，12m/盏

基本段：

3.1CD/㎡

东线433m

西线396m

150W/100w，3m/盏

出口段：

15.2CD/㎡

60m

现有照明灯具工程量表：

加强照明/过渡照明

基本照明

400W

250W

150W

150W

104盏

64盏

146盏

144盏

总功率

91.7KW

2.2.2望岳路涵洞、岳华路涵洞。

1）望岳路涵洞下穿岳麓大道，桥长62m，宽32.5m，净高4m。

2）岳华路涵洞下穿岳麓大道，桥长62.5m，宽32.5m。

净高4m。

3）岳华路及望岳路下穿岳麓大道涵洞，交通布置为双向车行4车道、非机动车2车道、人行2车道，灯具布设为150W的高压钠灯，人行道为T5日光灯。

大部分照明灯具光衰严重甚至已损坏，已达不到照明要求。

现场如下图：

望岳路涵洞现状图

现有灯具数量表

灯具型号

数量

150W高压钠灯，5m/盏

52盏

T5日光灯，5m/1套

52套（104根）

总功率

11.960kw

岳华路涵洞现状图

现有灯具数量表

灯具型号

数量

150W高压钠灯，5m/盏

80盏

T5日光灯，5m/1套

68套（136根）

总功率

17.440kw

3建设规模与技术标准

3.1建设规模论证

3.1.1桥隧规模等级

天际岭隧道设计采用双向6车道，设计时速60km/h。

望岳路涵洞、岳华路涵洞双向四车道，两侧为非机动车道与人行道，设计时速40km/h

3.1.2照明设计标准的确定

天际岭隧道照明系统改造方案设计主要依据（但不限于）《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）。

2.2.1入口段亮度

设计交通量N（辆/h）

k

行车速度v1（km/h）

双车道单向交通

双车道双向交通

100

80

60

40

≥2400

≥1300

0.045

0.035

0.022

0.012

≤700

≤360

0.035

0.025

0.015

0.01

据上表按单向行驶，交通量≥2400辆/h、时速60km/h设计，取k=0.022；

入口段亮度：

Lth=k*L20（s）=0.022*4341=95.5cd/㎡；

2.2.2过渡段亮度

照明段

TR1

TR2

TR3

亮度

Ltr1=0.3*Lth

Ltr2=0.1*Lth

Ltr3=0.035*Lth

Ltr1=0.3*Lth=0.3*95.5=28.6cd/㎡；

Ltr2=0.3*Lth=0.1*95.5=9.5cd/㎡；

过渡段亮度据上并参考原有设计，Ltr=27.5cd/㎡，Ltr2=8.8cd/㎡。

2.2.3基本段亮度

计算行车速度（km/h）

Lin（cd/㎡）

双车道单向交通N﹥2400辆/h

双车道单向交通N≤700辆/h

双车道双向交通N﹥1300辆/h

双车道双向交通N≤360辆/h

100

9

4

80

4.5

2

60

2.5

1.5

40

1.5

1.5

基本段亮度据上并参考原有设计之间的80%，取Lin=4.5*80%=3.1cd/㎡。

2.2.4出口段亮度

根据出口段照明：

在单向交通隧道中，应设置出口段照明；出口段照明长度宜取60m，亮度宜取中间段（基本段）亮度的5倍。

出口段亮度据上并参考原有设计取Lex=15.2cd/㎡。

2.2.5路面亮度均匀度

亮度总均匀度按双车道单向交通N≥2400辆/h设计，U0=0.4；

亮度纵向均匀度按双车道单向交通N≥2400辆/h设计，U1=0.6—0.7。

2.2.6调光

1、隧道照明应根据洞外亮度和交通量变化分级调整入口段、过渡段、出口段的照明亮度。

2、入口段、过渡段、出口段照明亮度调整可按以下两个表取值。

白天调光设计

分级

亮度

分级

亮度

Ⅰ

晴天

L20（S）

Ⅲ

阴天

0.25L20（S）

Ⅱ

云天

0.5L20（S）

Ⅳ

重阴天

0.13L20（S）

夜间调光设计

分级

亮度

Ⅰ

交通量较大

与Lin相等

Ⅱ

交通量较小

0.5Lin但不小于1cd/㎡

3.2建设规模及技术标准

1、建设规模

1）本次研究的对象即对天际岭隧道、望岳路涵洞、岳华路涵洞的照明系统提质改造工程。

2）市万家丽路天际岭隧道为双洞城市主干道隧道，南北向，西线长396m，于2004年10月1日建成通车；东线长433m，于2006年9月8日建成通车。

东线路面宽12米，西线路面宽14.2米，车流量≥2400辆/h，隧道的最大开挖宽度达17.28米，洞内路面结构为沥青砼路面。

3）望岳路涵洞下穿岳麓大道，桥长62m，宽32.5m，净高4m。

4）岳华路涵洞下穿岳麓大道，桥长62.5m，宽32.5m。

净高4m。

2、技术标准

1．桥梁隧道等级：

天际岭隧道为城区公路隧道；望岳路涵洞、岳华路涵洞为桥涵。

2．设计车速：

天际岭隧道为60km/h；望岳路涵洞、岳华路涵洞为40km/h

3．车道数：

天际岭为双向六车道；望岳路岳华路涵洞为双向4车道、2道非机动车道、2到人行道。

4方案设计

4.1照明系统改造工程

4.1.1采用的规范

●《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）及交通部“关于执行公路工程技术标准中若干问题的通知”

●《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（2007年版）

●《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）

●《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）

●《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

●《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/TD71-2004）

●《供配电系统设计规范》（GB50052-95）

●《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）

●《通信管道工程施工及验收技术规范》YDJ39－90

●《软件工程国家标准》

●《中国电气安装工程施工及验收规范》

●《电气装置安装工程施工及验收规范》（BGJ232.90.92）

●《信息技术设备包括电气设备的安全》GB4943-95

●《以太网标准（802.3ab/802.3u/802.3z等）》IEEE-802.3

4.1.2设计原则

基于国家节能减排，市打造绿色宜居城市的理念，位于森林公园核心景区的天际岭隧道照明系统节能改造项目，其目的不仅仅是恢复其照明系统的功能，做亮化工程，更应在其实施中紧紧围绕“行车安全、节能降耗、高效管理”这个三个基本目标理念。

并应遵循以下原则：

1）按需服务、杜绝浪费

充分考虑照明系统在使用中能源消耗的合理性，减少不必要的碳排放及各类污染，按需服务、杜绝浪费。

2）节约资源、低碳环保

在改造设计及施工时应本着节约资源的目的，摒弃过时的设计理念和思想，在保证功能的前提下尽量利用现有可用的高科技设施进行升级，大大降低各类配电线材、资源的使用，更换或拆除的设备设施也应该合理的处理。

3）全天候智能控制、远程监控

系统的使用上应考虑其便利性，提高自动化水平，操作上简便且人性化，在人力资源上能提高效率、节约成本。

系统的稳定性要能够保证，无论是在长时间的日常使用或是紧急情况下系统都能按照既定控制模式正常工作，让管理人员能在第一时间及时的了解和处理各类情况，并在全天候远程监控，以此保证洞内人员及车辆的安全。

4）减少维护、降低人力投入

设备的选用上在合理的价格内达到长寿命、低能耗的目标，应选用质量可靠，运行稳定的产品以减轻日后的更换、维护及运营管理工作量，降低大量的人力维护投入。

5）全寿命周期内降低综合成本

照明系统全寿命周期内，各项技术性能指标、内在质量、使用寿命与经济性合理，充分考虑全寿命周期的改造及运营综合成本，选用质保期限较长的照明系统产品。

4.1.3照明系统设计

1）天际岭隧道LED隧道照明系统设计

1、根据上述设计依据，隧道无级调光LED灯具分布如下表：

东线：

长度（M）

平均亮度（cd/㎡）

灯具类型

灯具间距（M）

照明类型

灯具数量（盏）

入口段

25

95.5

100WLED隧道灯

0.5

加强照明

100

过渡段1

46

27.5

100W隧道LED灯

1

加强照明

92

过渡段2

68

8.8

100W隧道LED灯

2.5

加强照明

56

出口段

60

15.2

100W隧道LED灯

2

加强照明

60

基本段

433

3.1

100W隧道LED灯

5

基本照明

174

合计

433

-

-

-

550

西线：

长度（M）

平均亮度（cd/㎡）

灯具类型

灯具间距（M）

照明类型

灯具数量（盏）

入口段

25

95.5

100WLED隧道灯

0.5

加强照明

100

过渡段1

46

27.5

100WLED隧道灯

1

加强照明

92

过渡段2

68

8.8

100WLED隧道灯

2.5

加强照明

56

出口段

60

15.2

100WLED隧道灯

2

加强照明

60

基本段

396

3.1

100WLED隧道灯

5

基本照明

160

合计

396

-

-

-

468

2、天际岭隧道更换灯具数量

灯具型号

数量（套）

无级调光100WLED隧道灯

1018

2）望岳路涵洞、岳华路涵洞LED照明系统设计

更换灯具型号

数量

50WLED隧道灯

168盏

20WLED日光灯

140套（280根）

总功率

11.400kw

项目

产品名称

规格/型号

质保

单位

数量

中央控制系统

1

中央控制主机

企业级工作站

五年

台

1

2

隧道环境智能监控系统

PKS-002

五年

套

1

3

系统软件

TWINCATPLC

五年

套

1

4

EtherCAT电源模块

CX1100-0004

五年

块

1

5

E-Bus终端模块

EL9011

五年

块

2

6

8通道数字量输入模块

EL1008

五年

块

4

7

8通道数字量输出模块

EL2008

五年

块

5

8

4通道数字量输出模块

EL2004

五年

块

2

9

4通道4-20Ma模拟量输入模块

EL3054

五年

块

1

10

4通道0-10V模拟量输出模块

EL4004

五年

块

3

11

辅助电源模块

EL9410

五年

块

2

12

地感线圈车辆检测系统

LTD-204AM

一年

套

2

13

光强检测器（洞外）

XFREGALSONIC307

三年

个

2

3）主要工程量表

配电系统

1

中间继电器

两年

个

50

2

中央控制系统电缆

2*1.5rvvp

五年

米

5000

3

铜芯电力电缆（5芯）

vv-1-25

五年

米

3500

4

铜芯电力电缆（5芯）

vv-1*50

五年

米

7200

5

电气配线

米

6200

照明系统

1

无极调光LED隧道灯

100W

五年

套

1018

2

无极调光LED隧道灯

50W

五年

套

168

3

LED日光灯

20W

五年

套

140

4

穿刺线夹

套

1326

5

膨胀螺栓

M10X10

套

2652

4.2照明系统改造工程设计

1）设计依据

本隧道照明系统改造方案设计主要依据（但不限于）《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）。

4.2.1隧道用电负荷

隧道电力负荷根据供电可靠性和中断供电在社会、经济上所造成的损失或影响成都确定负荷等级。

本设计中隧道基本照明、通风机等负荷属于二级负荷。

箱式变电所负荷统计采用利用系数法，负荷同时系数根据隧道通风、照明等设备确定，变电所加权功率因数按0.83计。

4.2.2供电方案及设备选型

变电所应接近负荷中心或重要用户并兼顾与电源的距离，高、低压进出线方便，且维护管理方便。

本隧道在两端洞口设置箱式变电所供电，箱式变电所采用10kV“T”接线路供电，取自就近地方电网。

设备选型应采用先进、可靠、维护性小的设备，并且为今后设备扩容留有余地。

本设计变压器采用SCB10系列干式变压器（带防护罩），接线组别为D，Yn11，采用与低压屏并列安装方式。

变电所高压配电柜采用环网柜，低压开关柜采用固定分隔式或组合抽屉式。

高、低压元器件采用外资品牌或国产主流品牌均可。

箱式变电所基础外需预留人孔，以便进入基础的检修孔，待箱式变接线完毕后可用砖堵封。

基础通风口有效面积应不小于0.6平方米。

基础上表面应打水平尺以保证水平，避免引起箱式变安装变形。

电缆进出口应埋设G100钢管，埋设深度不应小于0.7米，管口应做成喇叭形，钢管向外倾斜5/100，防雨水内灌。

低压配电系统接地形式为TN-S系统。

4.2.3防雷与接地

为防止雷电波侵入变电所，10kV高压架空线进线处均设高压避雷器；对采用金属线缆进行信号连接且传输距离较长，或对系统安全运营特别重要的设备，在设备的端头加装与信号传输速率和使用电平相适应的防雷保安器。

凡正常不带电而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地；采用总等电位联结，将隧道内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行联结。

洞口变电所均采用防雷接地、工作接地、保护接地共用的“三网合一”接地方式，联合接地网接地电阻不大于1欧姆。

利用各隧道内的主筋相互连接作为统一的接地体,如不能达到接地指标时，再补作室外接地体、接地极，接地体采用50×5镀锌扁钢,接地极为长2.5米的G50镀锌钢管。

本设计采用TN-S系统，变压器中性点直接接地，所有电气设备的不带电金属外壳，各类金属支架、进户金属管道均作等电位连接。

隧道内接地网由敷设于隧道左侧电缆沟内的接地干线（扁钢）组成，在隧道洞口，接地网应作重复接地，接地电阻不大于10欧姆。

隧道地网应引出隧道与变电所接地网相连（等电位连接），其接地电阻不大于1欧姆。

4.2.4照明灯具选型及布置

照明方案采用可调光LED灯作为隧道主洞照明光源，洞内基本段采用50WLED隧道灯，入口段采用120WLED隧道灯，过渡段L1采用120WLED隧道灯，过渡段L2采用70WLED隧道灯，出口段采用70WLED隧道灯。

LED灯具有光效高、寿命长、技术上较为先进，节能的优点，并且在入口段配置低色温的灯型，完全满足加强照明的需求。

照明灯具均采用专用隧道照明灯具，应满足下列要求：

a.防护等级不低于IP65；

b.应具有适合公路隧道特点的防眩装置；

c.灯具结构应具有良好的防腐性能；

d.灯具配件安装应易于操作，并能调整安装角度；

e.灯具尺寸合理，在安装位置不得侵入隧道建筑限界；

f.采用功率因数为0.9以上的灯具；

e.可进行调光控制。

灯具双侧布设，灯具安装高度（灯座）为4.5m；安装倾角：

35-40°；

4.2.5照明供电

隧道照明由双端供电，两端为箱变（市电单电源），洞口两端引道路灯分别由近端变电所（或箱变）供电。

隧道基本段照明按左侧基本照明、右侧基本照明共2个回路供电。

进口端加强照明分为左侧加强照明、右侧加强照明2个回路。

隧道应急照明回路由UPS单独供电，UPS设计容量为5KVA，正常续电时间为1小时。

4.2.6照明控制

隧道采用智能无级调光控制，设置主控制器，提供环境感应（光强、车流量）自动控制、手动控制模式；手动控制可通过系统实现远程软手动，也可以在低压配电柜上就地手动控制。

光强度检测器的检测周期小于30秒。

照明控制周期大于10分钟。

深夜的判断依据系统实时时间，加强段亮度依据光强能检测值确定（早上6点后开启检测，达到阙值开启加强照明；下午4点半后检测达到阙值关闭加强照明）。

使司乘人员出隧道无明显的不适应感。

为防止值班人员的误操作关闭隧道内某一区段的所有照明灯具引起隧道“黑洞”。

为此，基本段照明始终是开启的。

只有在维修状态时，能够关闭。

A、照明自动控制

（1）时序控制：

根据当地季节、气候、日照等变化规律，在控制软件中设定按时序投入照明回路数及编号；并检测照明回路开关状态及现场开关状态将其反馈回值班室，在显示器上显示各照明回路的工作状态。

（2）自动检测控制：

该控制方式是利用设在洞口及隧道引入段的亮度检测器反馈的检测值，通过值班室内的管理计算机及主控制器确定所需投入的照明回路数，自动控制设在变电站内的照明供电低压屏。

并检测照明回路开关状态及现场开关状态将其反馈回值班室，在显示器上显示各照明回路的工作状态。

基本段照明根据实时及历史的车检器数据来进行调光控制，具体控制策略如下：

1、5：

00开启洞外亮度检测仪，当大于50