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文檔簡介
1、一、項(xiàng)目的背景和必要性1.1項(xiàng)目背景隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展和不斷完善,與之配套的 照明設(shè)施的規(guī)模和數(shù)量也隨之增加,照明耗電量越來越大,運(yùn)營的電力費(fèi)用也越來越高。以隧道照明為例:截至到2008年我國公路隧道總里程已經(jīng)超過3190公里,根據(jù)對各地高速公路隧道照明的費(fèi)用調(diào) 查,每月的費(fèi)用在24萬元/公里之間,個別超過5萬元/公里,按上 述標(biāo)準(zhǔn)估算,一年的照明費(fèi)用約為13億元,相當(dāng)于消耗約57萬噸標(biāo) 準(zhǔn)煤,排放二氧化碳約160萬噸。因此,隧道照明能源消耗及費(fèi)用支 出已經(jīng)成為公路運(yùn)營過程中的巨大負(fù)擔(dān)。 此外,高速公路的互通立交 照明、橋梁景觀照明、服務(wù)區(qū)照明、收費(fèi)廣場照明等高額運(yùn)營費(fèi)用也 已
2、經(jīng)成為管理者頭痛的難題!矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。同時,港口照明運(yùn)營中存在著大量電能浪費(fèi)的現(xiàn)象,安全生產(chǎn)和運(yùn)營節(jié)能的矛盾也比較突出。截至 2008年底,全國港口數(shù)量為413 個,初步估算全國港口照明燈具約 320萬盞,總功率約為230萬KW。 按每天照明10個小時,電費(fèi)0.8元/度計算,一年電費(fèi)約為67億元, 相當(dāng)于消耗280萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,排放二氧化碳量740萬噸。因此,高額 照明費(fèi)不僅給港口運(yùn)營造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),同時也造成了大量的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染 。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。綜上所述,交通基礎(chǔ)設(shè)施照明中高負(fù)荷的用電量以及高額的運(yùn)營 費(fèi)用已成為交通行業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問題,如何降低照明費(fèi)用,節(jié)約能源,
3、保護(hù)生態(tài)環(huán)境是目前亟待解決的問題 。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。照明燈具能耗指標(biāo)同時與光源效率和燈具效率有關(guān),而光源效率和燈具效率分別取決于光源和燈具核心部件-反射器。目前,國內(nèi)外科研人員主要致力于光源的研究來解決節(jié)能降耗問題,諸如無極燈、LED燈等,但是這些光源還處于試用階段,性價比低,還不具備大 規(guī)模推廣使用的條件。而在燈具反射器方面,國內(nèi)外仍然大量采用鋁 板反射器,光效僅有60%左右,光源發(fā)出的光能大部分被損失,能量 利用率不咼,在反射器新材料新工藝從原理上沒有本質(zhì)意義上的突 破。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。在我國的十一五規(guī)劃中明確提出:“建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型 社會”的發(fā)展目標(biāo)。2010年4月2
4、8日,國務(wù)院總理溫家寶主持召開 國務(wù)院常務(wù)會議,部署進(jìn)一步加大工作力度確保實(shí)現(xiàn)“十一五”節(jié)能 減排目標(biāo),并提出實(shí)行嚴(yán)格問責(zé)制。交通運(yùn)輸部李盛霖部長也提出了 “推進(jìn)現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型行業(yè)”, 并在2010年全國交通運(yùn)輸工作會議上強(qiáng)調(diào)進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排工 作。同時,今年3月中國節(jié)能協(xié)會交通運(yùn)輸節(jié)能專業(yè)委員會在京正式 成立。由此可見黨中央以及交通行業(yè)對節(jié)能工作高度重視。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。因此,在當(dāng)前交通系統(tǒng)大力開展節(jié)能降耗工作的關(guān)鍵時期,以新型發(fā)射器的研制為突破口,開展交通基礎(chǔ)設(shè)施照明節(jié)能技術(shù)研究是十 分必要和及時的。本項(xiàng)目依托軍轉(zhuǎn)民用專利技術(shù),將開發(fā)具有自主知 識產(chǎn)
5、權(quán)的高效節(jié)能燈具替代進(jìn)口大功率照明產(chǎn)品,具有重要的學(xué)術(shù)意義與實(shí)用價值。新型節(jié)能燈具預(yù)計節(jié)能效果在30%以上,按此計算,僅隧道和港口照明一年就能節(jié)省電費(fèi)約 24億元,相當(dāng)于節(jié)約用煤100 萬噸,減少二氧化碳排放量270萬噸,節(jié)能潛力巨大。研究成果不僅 對我國交通行業(yè)節(jié)能減排工作具有重要的實(shí)際意義,同時對其它行業(yè)的照明節(jié)能也有很大的參考價值 。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。1.2研究目的依據(jù)交通基礎(chǔ)設(shè)施對光照的特殊要求, 通過開發(fā)應(yīng)用高效節(jié)能燈 具與高效光源匹配,同時合理規(guī)劃布局,采用智能控制技術(shù)調(diào)控光照 強(qiáng)度,可以很大程度上提高照明效能,實(shí)現(xiàn)互通立交、橋梁景觀、服 務(wù)區(qū)、收費(fèi)廣場、隧道、港口等區(qū)域照明節(jié)
6、能降耗,切實(shí)推進(jìn)節(jié)能減 排工作 。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。二、項(xiàng)目前期科研及工作基礎(chǔ)2.1國外研究現(xiàn)狀國外從20世紀(jì)40、50年代就開始進(jìn)行交通基礎(chǔ)設(shè)施照明技術(shù)的 研究,技術(shù)相對成熟。西方發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了大量研究,包括燈具的外 觀、結(jié)構(gòu)、外殼材料、傳統(tǒng)反射器材料性能改進(jìn)以及人工智能控制等 等,并取得了一定得研究成果。如美國通用、德國歐司朗、荷蘭飛利 浦、英國索恩等都非常重視照明的系統(tǒng)研究, 擁有自己的研究中心和 試驗(yàn)中心,基本與工業(yè)照明技術(shù)進(jìn)步同步。在交通基礎(chǔ)設(shè)施照明方面, 光源從白熾燈、汞燈過渡到大量使用金屬鹵化物燈和高壓鈉燈,直至現(xiàn)在逐漸被人們采用的無極燈和發(fā)光二極管 。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚
7、。在燈具方面除了從結(jié)構(gòu)、外觀質(zhì)量、功能和重量輕化作了大量工 作,也對燈具的外殼材料、傳統(tǒng)反射器材料、密封材料,包括燈具的 光學(xué)特性、燈具和隧道的匹配進(jìn)行了大量的研究, 從而使這些國家生 產(chǎn)出來的隧道燈具不僅能提高隧道照明質(zhì)量, 保證行車安全性和舒適 性,而且燈具造型美觀,重量輕,光效高,互換性好。但是,對燈具 核心部件即反射器新材料新工藝從原理上沒有本質(zhì)意義上的突破,仍然大量采用鋁板反射器,只是在鋁板材質(zhì)性能,表面工藝處理上有所 提咼 。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來,隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大發(fā)展, 照明設(shè)施的規(guī)模及數(shù)量越來越大,照明質(zhì)量和照明運(yùn)營電費(fèi)也成為公路運(yùn)營的一個
8、重 要問題。為了提高照明質(zhì)量,降低照明能耗,最近幾年我國科研人員 開始嘗試采用節(jié)能燈諸如無極燈、LED燈等光源具替代傳統(tǒng)的高壓 鈉燈。例如:云南省昆安高速公路小河邊隧道和江西九景高速公路隧 道中采用的無極燈,重慶渝遂高速公路某隧道和滬蓉國道主干線支線 分水嶺(鄂渝界)至忠縣高速公路上的望天堡隧道采用的 LED燈。目 前在城市景觀照明等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但LED、無極燈照明燈具仍屬于新型產(chǎn)品,還沒有相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對其質(zhì)量進(jìn)行規(guī) 范,各企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品性能指標(biāo)參差不齊,其產(chǎn)品的光通量、燈具的 配光性能、發(fā)光效率、光源衰減特性、電源可靠性等指標(biāo)的節(jié)能可靠 性有待進(jìn)一步完善。另外目前該類燈具的初
9、裝成本還比較高, 并不具 備大規(guī)模推廣使用的條件。因此,目前高壓鈉燈仍是公路、港口照明 的主要光源 o 籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。在燈具方面, 我國對照明燈具的研制起步晚,基礎(chǔ)差,設(shè)計、 制造出來的燈具與國外相比存在著較大的差距。除哈爾濱工業(yè)大學(xué)、 復(fù)旦大學(xué)、重慶交通科研設(shè)計院等少數(shù)單位擁有研究條件和一定的試 驗(yàn)設(shè)備,大部分燈具廠家缺乏研究條件和試驗(yàn)設(shè)備,技術(shù)、工藝和裝 備落后,自主開發(fā)燈具能力差,目前 主要以仿制為主,缺乏自主知識 產(chǎn)權(quán)。此外,燈具反射器仍然大量采用鋁板反射器,在新材料新工藝 上缺乏深入研究。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。綜上所述,從目前情況看,國內(nèi)外研究都致力于光源的研究來解 決節(jié)能
10、降耗問題,但依然采用燈具效率只有 60%左右的鋁板反射器。 缺乏通過反射器的新材料新工藝的研發(fā)來降低照明能耗的研究。我國對交通基礎(chǔ)設(shè)施燈具的特殊要求缺乏深入的研究,尤其缺少優(yōu)化燈具反射器材料及燈具面型方面的研究。 因此,在以高壓鈉燈為主要光源 的現(xiàn)實(shí)情況下,本項(xiàng)目希望研制新型燈具反射器與高光效節(jié)能燈具,通過提高燈具效率達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時,新型燈具的研制可以與LED、無極燈等新型光源最佳匹配,最終從整體層面上降低照明 能耗,實(shí)現(xiàn)綠色照明并造福人類社會。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。參考文獻(xiàn)1 Dubberley M, Agogino AM, Horvath A. Life-cycle assess
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13、2, (9):55-587 劉寶川.隧道照明技術(shù).中國照明電器,2000, 3: 9-10.8 涂醞.公路隧道節(jié)能照明設(shè)計探討.燈與照明,2007, 2: 37-39.9 夏永旭.公路隧道照明問題及對策.西部交通科技,2008, (1): 5-6.10 趙忠杰.高等級公路隧道照明技術(shù)設(shè)計與研究.西安公路交通大學(xué)學(xué)報, 1999, 4: 55-57.11 張惠玲,王曉雯.城市道路照明設(shè)置與節(jié)能探討.重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然 科學(xué)版),2007, 26: 106-109.壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2.3前期的科研工作基礎(chǔ)申請單位科研實(shí)力雄厚交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院是交通運(yùn)輸部直屬的一所綜合性科研機(jī)構(gòu),其在交
14、通節(jié)能環(huán)保、智能交通系統(tǒng)開發(fā)、交通信息化工程設(shè)計和 交通IT硬件與應(yīng)用軟件開發(fā)方面具有雄厚的科技實(shí)力,經(jīng)過多年的發(fā)展已成為該領(lǐng)域重要的研發(fā)和科技創(chuàng)新基地。長期以來承擔(dān)了大量類似的研究項(xiàng)目,取得了多項(xiàng)科研成果。截至2009年底,全院共有事業(yè)編制職工約400人,企業(yè)編制職工約200人,正高級職稱人員 26人,副高級職稱人員約80人,國務(wù)院參事1人,享受政府特殊津 貼10人,國家級有突出貢獻(xiàn)專家2人,入選國家 百千萬”人才工程2 人,交通運(yùn)輸部 十百千”工程4人,獲 交通青年科技英才”稱號5人。 科研隊(duì)伍整體層次高、專業(yè)覆蓋面廣、實(shí)力雄厚,完全可以完成本研 究的內(nèi)容。 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。哈爾濱工
15、業(yè)大學(xué)光學(xué)目標(biāo)仿真與測試技術(shù)研究所是宇航技術(shù)國家試驗(yàn)室(國家最咼級別實(shí)驗(yàn)室,全國總共有20個)的重要組成部分,并有空軍、二炮、海軍軍代表常駐,主要從事光學(xué)目標(biāo)仿真與測 試技術(shù)的研究。為武器系統(tǒng)的研制提供設(shè)計、測試、試驗(yàn)、評估、演 示手段,為光學(xué)成像導(dǎo)引系統(tǒng)的研制提供保障技術(shù), 開展光學(xué)成像導(dǎo) 引新技術(shù)的研究及相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)。 擁有一支以光學(xué)專家為核心、綜 合光機(jī)電三個領(lǐng)域的科研開發(fā)隊(duì)伍。具有獨(dú)立的科研開發(fā)生產(chǎn)能力。 目前研究所在職員工138人,其中教授6人,副教授(含高工)17 人,博士 12人,碩士學(xué)位38人,直接從事研發(fā)工作的人員有86人, 全部是本科以上的學(xué)歷。有10多年研發(fā)、生產(chǎn)高效節(jié)
16、能照明燈具的 經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)在工業(yè)照明領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,大批量產(chǎn)出,獲得多項(xiàng)專利, 具備完成研發(fā)隧道照明燈具和港口照明燈具的的優(yōu)勢和條件 。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。申請單位具備較好的前期工作基礎(chǔ)目前,交科院和哈工大光學(xué)所針對高效節(jié)能燈具的研制及試驗(yàn)已 經(jīng)開展,實(shí)驗(yàn)室研制工作已經(jīng)初顯成效,并且已經(jīng)在港口高桿燈上進(jìn) 行了小試試驗(yàn),節(jié)電率達(dá)到了 30%以上,取得了很好的節(jié)能效果,為 公路、港口照明節(jié)能燈具的研制和應(yīng)用工作的開展奠定了堅實(shí)的基 礎(chǔ)。現(xiàn)將高效燈具在鐵路照明中的初步試驗(yàn)結(jié)果表述如下:綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。試驗(yàn)時設(shè)置兩組燈具進(jìn)行比對, 每組8套燈具,第一組是250W高 壓鈉燈高效節(jié)能燈具,第二組是4
17、00W普通高壓鈉燈燈具,分別進(jìn)行不同距離(100、150、200、250米)處垂直照度的測定,結(jié)果見圖1通過技術(shù)指標(biāo)的比較表明:在滿足照度要求的前提下,高效節(jié)能燈具節(jié)電效果顯著,節(jié)電率為(400W-250W) /400W= 37.5%。同時高效燈具還將照度提咼2-4倍,在節(jié)能降耗的基礎(chǔ)上提咼了照明質(zhì)量。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 AAAAA AA a,X*"*«X M 100米a 150米 200米“ 250米A A 4 A A A A A504030201000 250w鈉燈高效節(jié)能燈具1°400w鈉燈普通5丁具20圖1不同燈具照度比較三、項(xiàng)目實(shí)施方案3.1研究內(nèi)容
18、高效燈具反射器的研發(fā)通過采用新型材料、改進(jìn)表面工藝處理等手段,按幾何光學(xué)理論, 包括光反射可控的原理,鏡面反射原理,根據(jù)材料的光學(xué)性能和燈具 的面形,結(jié)合交通基礎(chǔ)設(shè)施照明的特殊使用條件, 研究開發(fā)出高光效、 低光衰的高效照明燈具反射器。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。公路照明節(jié)能燈具的研制(1) 隧道節(jié)能燈具的開發(fā)和應(yīng)用研究由于安全行車對不同隧道區(qū)域段的光照亮度有不同要求,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用計算程序,分析優(yōu)化各種非對稱非常規(guī)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng),研究開發(fā)適用于高速公路隧道入口段、過渡段、基本段、出口段等不同 隧道區(qū)段的照明燈具面形,研制高效節(jié)能燈具。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。(2) 高速公路附屬設(shè)施節(jié)能照明燈具面型
19、研究在滿足現(xiàn)行的城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的前提下,針對公路服 務(wù)區(qū)、互通區(qū)以及收費(fèi)站等照明區(qū)域,開發(fā)不同面型的高光效節(jié)能高 桿燈具和路燈燈具,以達(dá)到節(jié)能降耗目的 。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。港口照明節(jié)能燈具的研制根據(jù)港口不同區(qū)域段的光照亮度要求, 研制港口內(nèi)不同照明區(qū)域 的燈具,包括港口樞紐區(qū)碼頭、堆場、作業(yè)區(qū)、鐵路燈橋和路燈等的 照明燈具。同時針對港口樞紐區(qū)內(nèi)照明的惡劣工況,如粉塵大、風(fēng)力 大、濕度大、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),進(jìn)一步展開港口樞紐區(qū)照明燈具性能 改進(jìn)的應(yīng)用研究。 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。燈具與不同光源匹配研究探索高效節(jié)能燈具與新興光源如 LED、無極燈的匹配,通過配 光選型和配光設(shè)計,以達(dá)到燈具
20、最佳配光性能,以期燈具與新興光源 優(yōu)勢互補(bǔ),最終從整體層面上降低照明能耗 。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。交通基礎(chǔ)設(shè)施照明節(jié)能技術(shù)示范研究成果在依托工程上應(yīng)用示范,解決依托工程照明節(jié)能問題。3.2技術(shù)路線首先,對目前燈具面型及結(jié)構(gòu)的合理性、 光學(xué)玻璃和復(fù)合材料反 射器和燈具初步智能控制理論等做調(diào)研和分析,并提出相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn) 分析論證; 識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。其次,從優(yōu)化復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)和優(yōu)化照明燈具面形、新型反射器的研制、燈具智能控制器研制等幾個角度展開相應(yīng)的研究工作,并提出部分研究成果; 凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。最后,將部分研究成果用于示范工程節(jié)能照明中, 并開展相關(guān)設(shè) 備的現(xiàn)場測試,進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。本項(xiàng)
21、目的主要技術(shù)路線見圖2恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。圖2技術(shù)路線圖3.3研究期限本項(xiàng)目研究期限從 2011年7月至2013年6月,共24個月, 具體的項(xiàng)目進(jìn)度安排如下:進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)調(diào)研,確定技術(shù)路線,完成大綱 評審。完成與研制產(chǎn)品密切相關(guān)的計算程序、產(chǎn)品研進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)燈具測試。進(jìn)行現(xiàn)場比對試驗(yàn),編制燈具定型及控制模式 手冊。進(jìn)行課題結(jié)項(xiàng),完成驗(yàn)收工作。本項(xiàng)目研究時間需24個月。研究進(jìn)度計劃見圖3。進(jìn)度內(nèi)容 71171181191110-12121-7128-101211-12131-2133-7制定項(xiàng)目工作計劃資料收集、實(shí)地調(diào)研確定技術(shù)路線, 元成大綱評審反射器鍍層研究、優(yōu)化公路照明節(jié)能燈具開發(fā)港口
22、照明節(jié)能燈具開發(fā)燈具室內(nèi)試驗(yàn)燈具/控制系統(tǒng)現(xiàn)場試驗(yàn)提交研究報告召開專家鑒定會圖3研究進(jìn)度計劃3.4本項(xiàng)目主要創(chuàng)新點(diǎn)(1)高光效燈具反射器的研制(2)公路隧道內(nèi)不同照明段的專用系列燈具的研制(3)特殊三防要求的港口高效照明系列燈具的研制(4)高效節(jié)能燈具與不同光源的最佳匹配四、項(xiàng)目依托工程情況及其他必要支撐條件(1)大保高速公路處于大理州和保山市境內(nèi),路線起于漾濞縣平坡鎮(zhèn),止于保山大官市,全長 165.84千米,西與正在建設(shè)的保山至龍陵高速公路相接,東與楚大高速公路相連,1998年9月開工建設(shè),2002年9月全線建成投入使用。項(xiàng)目總投資 70.4億元,雙向四 車道,擁有12座隧道,單洞總長22.
23、354千米 。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。(2)楚大高速公路位于楚雄彝族自治州和大理白族自治州境內(nèi),路線起于楚雄市達(dá)連壩,止于漾濞縣平坡鎮(zhèn),全長179.279千米。楚 大高速公路東接安楚高速公路,西接大保高速公路,1995年11月8日開工建設(shè),1999年5月全線建成投入使用。工程總投資52.92億元, 雙向四車道,擁有九頂山、大風(fēng)壩兩座隧道,單洞總長7.858千米。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。(3)廣西欽州港位于我國南海北部灣中部的欽州灣內(nèi),年貨物 吞吐量約為2100萬噸,現(xiàn)有泊位39個,其中10萬噸級泊位2個、7 萬噸級泊位2個、5萬噸級泊位5個,5000噸以下級泊位26個。港 口基礎(chǔ)設(shè)施依然在不斷完善,欽州港目前在建泊位14個,其中10萬 噸級泊位2個、5萬噸級泊位1個、5000噸級以下泊位9個 。 氬嚕躑竄貿(mào) 懇彈濾頷澩。從依托工程實(shí)際情況綜合來看,本項(xiàng)目的研究內(nèi)容不僅能依托實(shí) 際工程開展,解決工程中的高能耗問題,而且能很好的指導(dǎo)實(shí)體工程 建設(shè)。本項(xiàng)目時間計劃也能與依托工程施工進(jìn)度很好的吻合 。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。從依托工程實(shí)際情況綜合來看,兩條高速公路都需要進(jìn)行改造, 其中照明是改造中節(jié)能降耗的重點(diǎn)。廣西欽州港處于大發(fā)展的時期,
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