2018年陕西科学技术奖推荐项目公示-招商局重庆交通科研设计.DOC

2018年度陕西省科学技术奖推荐项目公示 项目名称 光纤照明技术在短隧道中应用研究 项目简介： 1、立项背景概述 1.1存在的问题及立项目的 我国公路隧道规模大，增速快，截止2016年底，全国公路隧道数量15181座，年照明运营费用达20亿元，公路隧道运营照明节能压力大，采用新型节能技术和产品迫在眉睫。 短隧道由于司乘人员在隧道内停留时间较短，在短隧道内的行车安全重点要解决白天入口段明暗差大导致的视觉不适应问题，即通常所说的“黑洞效应”。由于隧道入口段的“黑洞效应”程度与洞外太阳光强度有关，太阳光强越大，“黑洞效应”越明显，目前用于解决隧道入口段“黑洞效应”的主要采用设置大功率加强照明的方式，并采用不同的控制方法实现其亮度变化与洞外亮度变化一致。在LED节能型灯具已广泛用于隧道基本照明以降低隧道照明能耗的前提下，隧道入口段的大功率加强照明已成为隧道照明节能的瓶颈所在，并且任何智能控制方式均无法实现入口段亮度与隧道洞外太阳光强度变化的实时一致。采用太阳光光纤照明技术将洞外的太阳光直接引至隧道照明，一来不需消耗传统能源，二来完全可以实现隧道内照明和洞外太阳光强度变化实时一致，是一种纯绿色环保的新型节能技术，有利于突破隧道照明节能的瓶颈。 本项目通过以陕西省典型公路短隧道为依托工程进行短隧道光纤照明技术研究，将光纤照明技术与隧道照明技术进行有机结合，开发一套公路隧道太阳光光纤照明系统，将隧道洞外的太阳光直接导入隧道内，以替代短隧道的电光照明，在保障行车安全的条件下充分节省能源。从而大幅度提高我国公路隧道照明节能减排设计技术水平，推动交通事业的可持续发展，起到达到降低能耗、促进行业技术进步、构建和谐社会的目的。 通过研究，为短隧道公路照明提出采用太阳光光纤照明的技术应用方案，以降低短隧道照明电力成本，替代长度不大于300m短隧道的电光照明，解决不设电光照明的短隧道安全运营问题。 1.2立项时国内外相关科技状况 目前，国内外对太阳光光纤照明的应用研究主要集中的一般建筑领域，较少考虑隧道工程这种大型工程，对太阳光光纤照明技术应用于隧道照明的适应性条件和范围研究不够；对系统各结构的采光/导光性能提升研究不够；亦未有将太阳光光纤照明应用于隧道工程的方案研究。 并且目前国内外对于太阳光光纤照明系统所采用的采光部分均用菲涅耳透镜，特有的多焦点系统使得主焦点处的聚光率不足50%，不可避免存在聚光效率低的问题；耦合部分无任何散热部件，无法承受高光能下的聚焦热量，只适用于低光能下的采光系统，一旦收集光能提高，系统的可靠性会降低；而且所有太阳光光纤照明系统的尾灯均未进行专门配光设计，出射光均为圆形分布，不能满足隧道矩形配光的照明需求。 针对国内外没有针对性的太阳光光纤照明技术用于隧道照明方案的研究，也没有专门太阳光光纤照明技术用于隧道的适应性研究及结论。本项目的立项及研究可以填补国内外在这一技术领域的空白，为公路隧道照明节能减排提供一种新技术应用的解决方案。 2、主要技术内容 （1）从太阳光光纤照明技术的原理出发，对公路隧道太阳光光纤照明系统的构成进行研究（包括太阳光采光、传输和出射各组成部分），并对核心部件进行技术开发，形成一种完全不同于电光照明的隧道绿色照明技术。 （2）公路隧道采用太阳光光纤照明技术的适用条件、适用范围以及短隧道采用太阳光光纤照明技术的应用方式。 （3）结合太阳光光纤照明技术的实验室应用效果和依托工程实际情况，进行太阳光光纤照明技术应用于短隧道的方案研究，重点考虑太阳光直接照明解决短隧道入口段视觉不适应性问题，并形成工程应用指南。 3、申请专利情况 三项发明专利 （1）《一种集LED照明与太阳光光纤照明于一体的隧道照明尾灯》 （2）《基于自由曲面结构的滤波型阳光采集器》 （3）《基于智能控制技术的隧道照明标准化设计方法》 4、主要技术经济指标 （1）研究成果研制了适用于隧道照明的太阳光光纤照明系统，开发了提升太阳光利用率的核心关键技术，提高了太阳光能利用率，一旦推广应用可以大幅降低公路隧道照明运营费用，在全寿命周期内可以实现照明费用达40%以上。 （2）研究成果实现了一种完全不用消耗传统能源的绿色照明方式，针对本项目所对应的单座短隧道每年可以节约13.36吨标准煤，减少33.3吨二氧化碳或9.09吨碳排放，一旦该技术推广应用，可以为公路交通节能减排起到积极的促进作用。 （3）研究成果形成了太阳光光纤照明技术应用于短隧道的技术指南，首次编制了《陕西省短隧道太阳光光纤照明技术应用指南》，促进了我国公路隧道照明节能技术的发展，具有显著的社会效益。 （4）本项目研究成果已逐步指导应用高速公路隧道的照明节能技术研究与实践，