论文导读:：在对隧道照明方案进行经济计算时，大多数只关注初期的投入，而忽视了后期的运营电费和维护费用。因此，在进行灯具布置设计时，计算各种照明方式的初次设备投资费、寿命期内用电费用和维护费用，对整个照明系统的全寿命周期成本进行计算，有利于选择更为经济的方案。
论文关键词：隧道照明，全寿命周期，成本，经济，分析
隧道照明作为公路隧道运营必不可缺的基本设施，运营费用相当昂贵，已成为公路隧道运营中的一笔沉重负担。同时，隧道照明系统的安全性和节能性存在着此消彼长的矛盾，隧道照明质量是通过隧道照明灯具以合理的布置方式，不同的亮度组合达到舒适、适应和经济配光，而对隧道照明布置方式进行全寿命周期经济性分析就具有较显著的经济效益和社会效益。
1隧道照明计算的发展
对照明质量的评价方法有实测法和数值分析法。实测法是采用照度计和亮度计对现场进行实测照明质量数据（主要为照度和亮度），因测试基准的一致性较难达到，故主要用于工程后评估及维护之用；对于前期则基于数值分析法。
CIE （国际照明委员会）从1982 年起提出了道路照明应采用逐点精确法计算（，并在标准中规定了一套数值计算准则，据此开发了道路照明软件推荐给各国。1990年CIE提出了隧道照明分析要考虑隧道壁面反射对照明影响，隧道照明数值分析涉及壁面三维问题。德国标准1992 年规定了壁面模型来模拟隧道管状空间照明。
2布灯方式数值计算
在进行隧道布灯计算时，都应该先假定灯具的布置间距。而灯具的布置间距主要受光闪烁限制和亮度要求的约束。因此，可以建立一个以所需光通量最小为目标函数成本，光闪烁限制和亮度要求为约束条件的规划模型，用来初步确定布灯间距，模型如下：
 （2.1）
  （2.2）
 （2.3）
 （2.4）
式中： — 隧道内需要的总的光通量（lm）；
 —光源光通量（lm）；
L—需要安装灯具的隧道长度（m）；
V—车辆在隧道内的行使速度（km/h）；
N—灯具布置系数，对称布置时取2，交错及中线布置时取1；
η—利用系数，由灯具的利用系数曲线图查取；
M—灯具的养护系数，无资料时可取0.6～0.7；
W—隧道路面宽度（m）；
S —灯具间距（m）；
 —给定的车速和交通量的条件下所需要的照度(lx)。
这是一个非线性规划模型，通过数值计算软件MATLAB中的优化工具箱可以很容易求得最优解。通过该模型求出所需的光源光通量和初步布灯间距S后，再根据相应光源的光通量选择光源功率。
3布灯方案经济性分析
研究照明系统设备的经济性，是为了在相同的照明效果条件下能尽量减少每单位照度的照明费用；构成每年照明费用的不单纯为用电费用的多少，还包括设备费、施工费和维护费等论文下载。
3.1照明经济计算
照明经济计算主要是计算各个照明方式的初次设备投资费、寿命期内用电费用和维护费用。
3.1.1光源的经济性
计算光源的经济性的比较单位取为C（元/流明小时），即光源在额定寿命（经济寿命，以下相同）期内，每单位时间和单位光通量所需要的照明费用。C的计算公式如下：
 （3.1）
式中， 为光源单价（元/只）；为光源光通量（lm）； 为光源寿命（h）； 为光源寿命期内消耗的电费（人民币：元）。的计算公式为：
 （3.2）
式中， 为光源输入功率（W）； 为镇流器或变压器损失功率（W）； 为电费单价（元/千瓦小时）。
3.1.2灯具的经济性
影响灯具经济性因素包含使用照明灯具的数量、灯具的单价、灯具装配线的单价、折旧年数、灯具清扫费单价、灯具所耗电费等，全面考虑上述因素，灯具产生单位光通量每月所需的照明费用C为：
 （3.3）
式中， 为灯具的折旧费、灯具所耗电费、光源价格费（元/月）； 为平均每清扫一次所需费用； 为清扫周期（月）； 为光源初始光通量（lm）； 为由于污染灯具输出光通量减光的比例。
由式3.3可知，和是一对矛盾，在灯具寿命期内，我们要求得到尽量多的光通量而花最少的费用。
图3.1 清扫周期与光输出的关系
（3.4）
图3.1为灯具清扫周期与光输出的关系，可以看出，增加清扫次数即可增加光通量的输出，但也增加费用。分析可得
 （3.5）
式中，光通量下降比例可实测得出或查表，它与使用地周围环境条件和灯具形式有关，对一般近似计算，可取：开启式灯具=0.024成本，密封式照明=0.020。
式3.5表明，若清扫人工费用 很低，并且与每月所需的照明费相差很多时，则清扫周期可短些；反之，清扫周期则应长些。污染严重时值大些，清扫周期也应短些。
3.2照明方案的经济比较
照明经济比较分析应包括照明设备投资、电力费和维护运行费，以下就几个主要因素的计算方法做一些详述。进行照明经济比较分析时，由于不同照明方案的照度值不尽相同，因此必须采用单位照度的年照明费用来进行比较。单位照度的年照明费用 为
 （3.6）
式中：为单位照度年照明费，F为年固定费，M为年维护费，P为年电力费， 为平均照度（指室内平均水平照度或路面上的平均水平照度）。
3.2.1年固定费F
一般情况下，取照明设备初投资的一定比例K作为固定费用，这些费用需计算到年投资费用中去，并按预没年份逐年回收，即为以后的设备更新费用。系数K也称为年折旧系数，它随折旧年数不同而变化，可根据照明设备的耐用性选取K值（见图3.2）。
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