[发明专利]基于自然光的隧道照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于自然光的隧道照明系统。

背景技术

我国公路隧道建设已经逐渐开始向高海拔地区扩展，特别是四川省在“构建枢纽、打开通道、完善路网、支撑高地”的西部综合交通枢纽建设发展背景下，公路网不断往川西高原推进，需大量采用隧道工程方案，以缩短路线里程、绕避不良地质病害(如冰雪、滑坡、泥石流等)、优化路线平纵线型指标、保护生态环境和提高运输效率等。总结四川省川西高原高海拔公路隧道，主要有以下几个方面特点：

一是隧道数量多、规模大、海拔高和隧道长。目前已建和在建高海拔隧道数十座，长度6km以上的超特长隧道已达到4座，主要分布在川藏北线和南线两条进藏通道上。如巴郎山隧道长7940米，洞口海拔3850米；雀儿山隧道长7035米，洞口海拔达4380米。

二是低交通量与高建设成本冲突。四川西部地区，人烟稀少、相对分散，交通量较小，川西高海拔地区山高谷深，隧道占路线的比例极高，且运营期交通量较低，带来建设和运营费用双高的难题。雅康路二郎山隧道现有交通量1873辆每天；巴朗山隧道现有交通量为521辆每天，尤其是对于非高速公路不收费项目，运营费用更成问题，“养不起”非常突出。

三是运营管理和养护难度大。高原隧道多位于偏远高山区，人烟稀少，条件艰苦，专业技术人员缺乏，隧道管养难度极大。

隧道是公路运营的耗能大户，其中，照明设施运营耗电占有最大比重。如四川藏区在建的雅康高速公路二郎山特长隧道长度超过13公里，经过初步测算，建成后，每年照明系统电耗为300万度以上，用于照明的电费将超过隧道年营运费用的60％以上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于自然光的隧道照明系统，该照明系统利用隧道照明内外亮度正相关的特点，综合集成廊道减光、太阳能发电技术，采用成本低、环境适应性强、寿命长、适合公路隧道环境、具有不同透光率的太阳能薄膜，将隧道入、出口段部分用廊道代替，实现入、出口段光线平滑过渡，且亮度变化完全与外界自然光同步，大大减少了入、出口段灯具投资，使隧道照明耗电量最大的入、出口段完全免供电。廊道发出的电能直供过渡段LED照明，实现过渡段亮度变化完全与外界自然光同步调节，因采用直供方式，免去常见太阳能发电工程中的逆变设备和储能设备，降低投资，减少运维工作量及成本，提高可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于自然光的隧道照明系统，它包括太阳能减光廊道、LED照明过渡段，太阳能减光廊道太阳能发电系统直供LED照明过渡段的LED灯，所述的太阳能减光廊道包括廊道支架、镶嵌在廊道支架顶部的薄膜太阳能发电板、镶嵌在廊道支架侧面上部和下部的通风吸音板和镶嵌在廊道支架侧面中部的钢化玻璃，所述的薄膜太阳能发电板透光率随廊道接近隧道口而降低；LED过渡段的LED灯与太阳能减光廊道的薄膜太阳能发电板连接。

该照明系统还包括直流升压电路和直流降压电路，直流升压电路与薄膜太阳能发电板连接，升压电路通过传输线路与直流降压电路连接，直流降压电路与LED等连接。

所述的太阳能减光廊道的薄膜太阳能发电板透光率根据适应曲线分段取值设置。

所述的太阳能减光廊道的薄膜太阳能发电板透光率分段取值段数，入口廊道不少于两段，出口廊道为一段。

所述的LED照明过渡段根据适应曲线分段取值设置，由太阳能电池板直供的LED灯具总功率与太阳能发电总额定功率相等。

所述的太阳能减光廊道入口段长度表示为：

D_s表示照明停车视距，h表示隧道内净空高度。

所述的LED照明过渡段长度表示为：

DTR=DTH+5vt3]]>

其中D_TH表示入口段长度，v_t表示设计速度。

所所述的太阳能减光廊道的出口段长度取40m。

所述的钢化玻璃上贴有防爆太阳膜。