高速公路隧道配电技术的研究

高速公路隧道配电技术的研究

陈绍鑫 张仁武

攀枝花学院智能制造学院 四川攀枝花 617000

摘要：作为世界上拥有最长公路历程的的国家，我国在城市间高速公路的里程数逐渐增加，就目前的公路交通来讲，城市快速道路与城际间的高速公路已经成为了人门出行的保障，因为高速公路的建设里程跨度大，跨越地区多，在复杂的地形过程中，往往会出现山区地段，为了不绕行增加历程和危险，我们往往会采用隧道的形式修建高速路，但是在隧道的系统配电问题上有着颇多的问题。此文章就针对高速公路隧道的配电系统技术展开研究。

关键词： 高速公路隧道；系统配电技术；技术分析，系统构成

1高速公路隧道配电系统的分析于概述

1.1系统的组成

在一段隧道高速公路中，其电力的分布主要集中于三个主要的部分。第一个部分为隧道内部的照明系统，作为隧道中的三部分的核心部分和主要消耗部分，照明系统需要全天候全时段提供隧道照明，其功能还要实现让隧道内部型成一个平均光亮度稳定的环境，同时要考虑其控制系统的运行负荷和电力能源供应的问题，如果运行负荷过大，会在极端情况下会导致系统瘫痪和过载，但负荷较小的情况，会导致系统对能源的利用率下降，浪费资源。第二个部分为隧道的通风系统，在通风系统中，包含着传感器，循环风控装置，控制模块等，由于车辆在形式过程中会不断的排除一氧化氮和二氧化碳，这会导致隧道处在一个极端的恶劣情况下，特别是大型弧形隧道更为严重，在这样的封闭环境下就需要通风系统的配合工作。第三个部分为消防系统也是最为特殊的部分，该系统有着一条专用的供电回路，在发生交通事故或者火灾的情况下，消防系统会快速的切换到消防电路，为各类消防设备进行独立供电，为被困人员提供帮助。

2高速公路隧道配电系统的基本问题与设计

2.1传输电缆的大小与能源利用率

从物理学上分析我们了解到，线路的电阻阻值与其横截面的大小有关系，这里是设计高速公路隧道的第一步难点，如果选择横截面积较大的电缆，这会增加电路铺设的难度和花费的大幅度提升。但如果选择较小的电缆铺设，会使得电缆得阻止过大，产生能源在运送途中得浪费问题。

2.2变压器容量的选择

现目前，在大部分高速公路工程中通常会配置两台变压器为整个系统来调节，根据系统实时的运算的负荷值来确定变压器容量。因为高速公路在各个时段和假日的交通量有着大幅度的差异，在交通量较大时，隧道供配电系统运行负荷随之增加，此时，变压器容量的需求增加，对变压器的要求就跟高，但交通流较小的时候，系统负担较小，这样一来，对变压器的容量要求就会增加，于是在实际的运行下会出现负荷差往往会高达几十千瓦。所以，当两台设备互相配合运转时就可以改变传统模式下，大容量变压器在低负荷状态的性能浪费。

2.3主要能源使用的灯光设置

在高速隧道的建设中，最为重要的一点是合理的使用和分配隧道内部的灯光设置，为了避免给驾驶员在隧道中造成过多的灯光污染，灯光光源的选择与铺设方法就显得额外的关键，（1）灯光的选择，因为灯光在隧道这个特殊的环境中，需要长时间，并且以多模式产生稳定光源向隧道输出，当白天的时候相较于长隧道来讲，隧道的光亮程度要相对较低，夜晚时则会保持较为明亮的高功率状态，特别是现在部分高速隧道使用的感应式节能模式更是增加了对灯的要求。（2）隧道中的线路铺设也是一个难点，对于隧道，它内部的灯光是一个相对稳定的环境，但外部的光照强度和时间的推移会使内外的环境发生变化，而由于司机在明亮处于暗处的视觉对比，会使司机产生不同时长的明暗适应，因此在设计系统的时，会根据车辆在不同时段进出隧道的光亮差来进行设定光亮程度，另外，在隧道整个路段中，中间的灯光的间隙会远比刚进入隧道的灯光间距更为密集和均匀，以保障在中途的光亮程度和缩短光亮间距差，减少驾驶员的光眩晕程度。

3高速隧道公路的配电系统的优化

3.1变压器多台系统配合使用

相较于传统的单台或双台变压器的配合，现在可采取更加先进的多台不同功率变压器的智能运转，运用现目前先进的监控传感器对隧道各个系统的电力消耗进行检测，利用后台的计算机计算出最优化的变压器搭配。以适应隧道多复杂情况的电力消耗情况。这样既可以保持系统在运行的过程中稳定位系统提供能源，同时高精度的控制可以在最大程度上保障能源的高利用效率，提高设备运行的稳定性。

3.2智能化下的隧道灯光

我国的高速隧道公路主要集中于山地丘陵等西部地区，相较于短程的城际高速路和快速环线来说，根据《2018年我国高速公路行业政策与车流分析》西部高速隧道高速年平均车流量仅占全国的19.96%。但在全国说2020年的最新报告中全国累计高速公路里程为16.1万公里，西部单独占到了6.75万公里，占全国的41.93%，就此来看，西部的隧道高速道路面领着路段长度跨度大，但车流量密度过小的问题，针对这种情况，一个智能化感应点亮式的隧道灯光系统额外重要，我们可以采用感应压电的自动化系统，由压电传感器触发发电，选用压电传感器是因为它不需要主动的能量供应来返回信号，这样可以在车辆经过时自主发送信号给隧道灯光系统。最大化的减少能源的消耗。

结尾

新时代的进步，注定会建立在路网的建设之上，作为多片区的高速隧道公路来说，智能化，清洁化，高效化的隧道公路建设会成为最新的一种理念和趋势。

参考文献

[1]董雪，高速公路隧道供配电系统设计问题分析[A]．2096-2789（2021）02-0201-02

[2]搜狐网．2018年中国高速公路行业研究报告．2019-01-16．

[3]观研报告网．2018年我国高速公路行业政策与车流量分析．2018-09-26．

[4]央视新闻.交通运输部：截至2020年底，我国高速公路通车里程16.10万公里稳居世界一．2020-08-24．

[5] 前瞻产业研究院，2021年中国公路建设行业区域市场现状及发展规划分析西部发展潜力大．

项目：大学生创新创业训练计划项目“远光灯警报与切换（控制）系统”（编号：201811360016）