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隧道照明布灯成本控制方式选择论文

发布时间:2022-04-27 15:14:37 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘    要:文章以晋焦高速东石翁隧道左洞为列,对常见的 四种布灯及交替式布灯方式下的投入及运营成本进行了分析 比较,采用动态评价方式,提出了晋焦高速隧道照明布灯方式 的选择方案。

关键词:隧道照明   成本对比   评价选择

随着高速公路建设的大力发展,  隧道的数量和规模也在 迅速扩张,  高速公路公司如何满足车辆正常行驶照度的条件 下降低隧道照明系统的建设成本和运营成本变得非常之关 键 。从成本控制的角度出发,通过比较隧道不同布灯方式下的 相关成本,寻找隧道照明布灯的经济方案,具有较强的实践价值。

一、隧道布灯方式单项成本比较

目前,隧道常规布灯方式有中线布灯 、两侧对称式布灯 、 两侧交错式布灯和中线侧偏式布灯方式,在此基础上,为降低 隧道营运期照明系统改造次数,减少施工对道路通行影响,隧 道照明布灯也会采用双倍布置交替点亮,即替换式布灯方式。 东石翁隧道左洞全长 1931 米,两车道,设计时速 80km/h,基本 照明为 40w 的 LED 灯,全隧道贯通布置,布设间距 12m,加强 照明为 180w/90w 的 LED 灯具。如东石翁隧道左洞采用上述不 同的布灯方式,其相应单项成本比较如下。
 

(一)不同布灯方式灯具购置成本

由于不 同布灯方式所需要 的灯具数量不尽相 同 ,布灯 的购置成本也不相同,  不同布灯方案所需 LED 灯具购置成本如 表 1 所示。

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(二)不同布灯方式配套相关成本


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布灯方式不同,灯具数量不同,所需线缆规格和数量均会 有所不同,但最大的差异是所需桥架的数量与规格,且其安装 成本差异也较大。适当加大桥架尺寸,中线(中线侧偏)布灯只 需安装一道桥架,与两侧式布灯相比,桥架实际用量(延米数)将会减少一半,以晋焦高速东石翁 隧道左洞为例,桥架减少量为 1931 米 。  因隧道照明所需线缆主要取决于用电负荷,不同 布灯方式下所需线缆成本差异受较多影响因素,  但总体差异 不会过大,  故本文配套相关成本仅考虑桥架购置与安装成本差异。

(三)不同布灯方式耗电费用

本文研究的是本隧道各段照明按照全天 24 小时开启 。  电 费按照晋焦高速平均的工业用电费用 0.85 元 / 度进行计算, LED 灯具设计寿命为 50000 小时,考虑光衰及实际使用情况, 取使用寿命为 5 年,  则不同布灯方案在使用寿命期内的照明 用电总费用及年均电费如表 3 所示。

隧道运营 中 由于顶部经常会有灰尘、尾气排 出 的汽化机油等污染物附着在灯具的表面,  容易导致照明灯具的亮度及 照明效果下降,为了保证隧道内车辆的正常运行,对灯具进行 清洗和维护是十分必要的。根据对晋焦高速 13 条 LED 照明灯 具调查及测算,其中,灯具的安装及维护费用主要包括前期灯 具安装费用、后期运营的灯具清洗费用(以 1 年 1 次计)及损 坏灯具更换时的人工费和灯具本身的价格,5 年期使用寿命内 损坏率约 10%,当损坏率达到 2%时实施一次灯具更换  则不 同布灯方式下灯具的总维护费用计算如表 4 所示。

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二、隧道布灯方式综合成本比较

(一)不同布灯方式综合成本

隧道照 明运营综合成本= 灯具购置费用+ 配套相关成本 + 照明耗电费用 + 安装及维 护费用,依据前面单项成本比较数据,其隧道照明运营综合成 本如表 5 所示。

(二)综合成本动态比较隧道照明新建或整体改造建设时,  主要的支出项目是灯 具、桥架、线缆的购置与安装费用,后期的运营费用主要包括 电费及维护费用。替换式布灯方式需双倍灯具,前期资金投入 较大,使用寿命将由 5 年拉长到 10 年,在较长的寿命周期内, 需要考虑货币资金时间价值,  结合晋焦高速公司财务成本及 收益要求后确定其资金成本率为 6% 。  因不同布灯方式下,使 用寿命分为 5 年和 10 年两种情形,故动态评价通过年化资本 支出比较,故动态评价通过年化资本 支出比较,其计算过程如表 6 所示。

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三、评价与结论

按照整个使用寿命内资本支出 年均化测算,最优经济方案依次为替换式布灯、中线侧偏式 、 中线式、两侧交错式和两侧对称式,对应年化支出成本分别为 37.74 万元 、39.44 万元 、39.77 万元 43.82 万元和 46.71 万元 。同时,中线式布灯和 中线侧偏式布灯年化支 出成本非常接近,均为 39 万元左右,  实践中因中线式布灯相对美观而较多采 用 。  两侧对称式和两侧交错式布灯年化支出成本相差约 3 万 元,差额相对较大,但在实务中两侧交错式布灯应用越来越少 见,主要原因是在灯具损坏的情况下容易造成间距性黑道,行 车视觉效果相对较差 。替换式布灯的年化资本支出最低,但其 初始投资成本最高,相比中线式布灯,东石翁隧道左线需追加 约 44 万的投资额,投资增幅约为 50%,故该种布灯方式受限 于投资规模,实务中较少应用。

通常在资金充分的条件下,  两车道的新建高速隧道布灯 更宜采用替换式布灯,它具备安装集中、成本节约、配光均匀、 运营便捷等优点 。  中线布灯缺点是不便于高速公路运营期照 明灯具的安装和维修,  而两侧对称布灯灯具安装高度明显降 低,只需占用一条车道便能进行灯具的安装和维护,可保证运 营期高速公路单车道正常通行,  故在实务中便广泛采用 。  总之,高速隧道布灯应从照明规范、资金状况、运营管理、车辆行 驶速度和隧道实际形状等各个方面出发来选择科学的布灯方式,按照性价比最高的布灯方式来布置灯具,在保证隧道正常 运营下最大可能地节省成本。

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参考文献:

[ 1]  段伟 . 公路隧道节能照明运行方案[J].长春工业大学学报, 2020,41(4):350~354
[2]  晋焦高速公路隧道照明系统改造工程施工图设计 . 苏交科集 团股份有限公司,2018 .

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