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1、2018年度陕西省科学技术奖推荐项目公示项目名称光纤照明技术在短隧道中应用研究项目简介： 1、立项背景概述 1.1存在的问题及立项目的 我国公路隧道规模大，增速快，截止2016年底，全国公路隧道数量15181座，年照明运营费用达20亿元，公路隧道运营照明节能压力大，采用新型节能技术和产品迫在眉睫。短隧道由于司乘人员在隧道内停留时间较短，在短隧道内的行车安全重点要解决白天入口段明暗差大导致的视觉不适应问题，即通常所说的“黑洞效应”。由于隧道入口段的“黑洞效应”程度与洞外太阳光强度有关，太阳光强越大，“黑洞效应”越明显，目前用于解决隧道入口段“黑洞效应”的主要采用设置大功率加强照明的方式，并采用不
2、同的控制方法实现其亮度变化与洞外亮度变化一致。在LED节能型灯具已广泛用于隧道基本照明以降低隧道照明能耗的前提下，隧道入口段的大功率加强照明已成为隧道照明节能的瓶颈所在，并且任何智能控制方式均无法实现入口段亮度与隧道洞外太阳光强度变化的实时一致。采用太阳光光纤照明技术将洞外的太阳光直接引至隧道照明，一来不需消耗传统能源，二来完全可以实现隧道内照明和洞外太阳光强度变化实时一致，是一种纯绿色环保的新型节能技术，有利于突破隧道照明节能的瓶颈。本项目通过以陕西省典型公路短隧道为依托工程进行短隧道光纤照明技术研究，将光纤照明技术与隧道照明技术进行有机结合，开发一套公路隧道太阳光光纤照明系统，将隧道洞外的
3、太阳光直接导入隧道内，以替代短隧道的电光照明，在保障行车安全的条件下充分节省能源。从而大幅度提高我国公路隧道照明节能减排设计技术水平，推动交通事业的可持续发展，起到达到降低能耗、促进行业技术进步、构建和谐社会的目的。通过研究，为短隧道公路照明提出采用太阳光光纤照明的技术应用方案，以降低短隧道照明电力成本，替代长度不大于300m短隧道的电光照明，解决不设电光照明的短隧道安全运营问题。1.2立项时国内外相关科技状况目前，国内外对太阳光光纤照明的应用研究主要集中的一般建筑领域，较少考虑隧道工程这种大型工程，对太阳光光纤照明技术应用于隧道照明的适应性条件和范围研究不够；对系统各结构的采光/导光性能提升
4、研究不够；亦未有将太阳光光纤照明应用于隧道工程的方案研究。并且目前国内外对于太阳光光纤照明系统所采用的采光部分均用菲涅耳透镜，特有的多焦点系统使得主焦点处的聚光率不足50%，不可避免存在聚光效率低的问题；耦合部分无任何散热部件，无法承受高光能下的聚焦热量，只适用于低光能下的采光系统，一旦收集光能提高，系统的可靠性会降低；而且所有太阳光光纤照明系统的尾灯均未进行专门配光设计，出射光均为圆形分布，不能满足隧道矩形配光的照明需求。针对国内外没有针对性的太阳光光纤照明技术用于隧道照明方案的研究，也没有专门太阳光光纤照明技术用于隧道的适应性研究及结论。本项目的立项及研究可以填补国内外在这一技术领域的空白
5、，为公路隧道照明节能减排提供一种新技术应用的解决方案。2、主要技术内容 （1）从太阳光光纤照明技术的原理出发，对公路隧道太阳光光纤照明系统的构成进行研究（包括太阳光采光、传输和出射各组成部分），并对核心部件进行技术开发，形成一种完全不同于电光照明的隧道绿色照明技术。 （2）公路隧道采用太阳光光纤照明技术的适用条件、适用范围以及短隧道采用太阳光光纤照明技术的应用方式。 （3）结合太阳光光纤照明技术的实验室应用效果和依托工程实际情况，进行太阳光光纤照明技术应用于短隧道的方案研究，重点考虑太阳光直接照明解决短隧道入口段视觉不适应性问题，并形成工程应用指南。 3、申请专利情况 三项发明专利 （1）一种
6、集LED照明与太阳光光纤照明于一体的隧道照明尾灯 （2）基于自由曲面结构的滤波型阳光采集器 （3）基于智能控制技术的隧道照明标准化设计方法 4、主要技术经济指标 （1）研究成果研制了适用于隧道照明的太阳光光纤照明系统，开发了提升太阳光利用率的核心关键技术，提高了太阳光能利用率，一旦推广应用可以大幅降低公路隧道照明运营费用，在全寿命周期内可以实现照明费用达40%以上。 （2）研究成果实现了一种完全不用消耗传统能源的绿色照明方式，针对本项目所对应的单座短隧道每年可以节约13.36吨标准煤，减少33.3吨二氧化碳或9.09吨碳排放，一旦该技术推广应用，可以为公路交通节能减排起到积极的促进作用。 （3
7、）研究成果形成了太阳光光纤照明技术应用于短隧道的技术指南，首次编制了陕西省短隧道太阳光光纤照明技术应用指南，促进了我国公路隧道照明节能技术的发展，具有显著的社会效益。 （4）本项目研究成果已逐步指导应用高速公路隧道的照明节能技术研究与实践，提出的短隧道入口段基于视觉适应性的太阳光光纤照明方式和与电光照明相结合的照明方式已为同类工程借鉴，成果将进一步指导和服务公路隧道节能减排技术的推广，对我国公路交通节能减排技术的发展具有十分重要的实际意义，能够产生巨大的社会效益和经济效益。 5、应用推广及效益情况项目研究成果对短隧道实现一种不采用电光照明的自然光照明工程提供了有利的技术支撑，相关研究成果形成产
8、品并在实体隧道应用。提出的太阳光光纤照明技术综合了不同短隧道线形及长度采取的节能减排技术，研究成果已用于指导国内部分工程的节能减排实践。研究成果还对贵州省高速公路隧道节能减排起到了很好的支撑作用，如贵州省务正高速龙泉寺隧道的照明节能。研究成果还指导了太阳光纤照明系统的开发，研究成果转化为具体产品。开发的太阳光光纤照明技术正在被交通部列为公路建设领域重点节能低碳技术。依托本项目开发的太阳光光纤采光系统和光纤尾灯，已形成产业化，取得直接经济效益500多万元。本项目形成的多项专有技术，填补了国内外太阳光直接照明在公路交通领域应用的空白，对绿色交通的发展具有积极的推动作用，经济、社会和环境效益显著，在
9、国内外具有广阔的产业化前景，可以得到大量推广应用。排序主要完成人情况姓名行政 职务技术 职称完成 单位工作 单位对本项目主要学术 和技术创造性贡献1宋彬处长 助理高级 工程师陕西省 交通建设 集团公司陕西省 交通建设 集团公司主要全面负责协调项目的研究工作，审定研究大纲和研究内容，负责实施依托工程，审定研究报告等。2史玲娜无副研究员招商局 重庆交通 科研设计院 有限公司招商局 重庆交通 科研设计院 有限公司课题技术负责人，主要负责项目的技术研究，进行太阳光光纤照明技术的优化开发、制定太阳光光纤照明技术的应用方案，编写技术报告和应用指南。3卢世杰副处长高级 工程师陕西省 交通建设 集团公司陕西省
10、 交通建设 集团公司负责项目总体框架的制定，指导研究内容和总体技术路线及研究方法。协调项目实施过程中的相关协调问题。4雷甲无工程师陕西省 交通建设 集团公司陕西省 交通建设 集团公司主要负责项目的研究报告资料审核，协助开展项目的组织与评审。5王涛收费科 副科长高级 工程师陕西省 交通建设集团公司陕西省 交通建设集团公司主要负责太阳光光纤照明技术应用技术的现场数据采集、整理。6涂耘分院 院长研究员招商局 重庆交通 科研设计院有限公司招商局 重庆交通 科研设计院有限公司协助制定研究大纲、总体框架、研究内容、总体技术路线及研究方法等。负责太阳光光纤照明技术应用技术的指导、协助开展太阳光光纤照明系统尾
11、灯的开发、短隧道太阳光照明方案的制定。7陈祎无工程师陕西省 交通建设 集团公司陕西省 交通建设 集团公司本人自项目立项至实施结束，全过程参与该项目，为项目的策划实施及验收发挥了一定的作用，提出了一些针对性的建议和方案，确保本课题得以顺利实施。8吴迪无工程师陕西省 交通建设 集团公司陕西省 交通建设 集团公司参与本项目前期立项、评审及合同签订工作，以及现场施工管理。9王小军分院 副总工高级 工程师招商局 重庆交通 科研设计院 有限公司招商局 重庆交通 科研设计院有限公司负责隧道照明节能技术的研究，负责太阳光光纤照明在隧道中应用方案的制定。10彭超无工程师招商局 重庆交通 科研设计院有限公司招商局
12、 重庆交通 科研设计院有限公司负责太阳光光纤照明技术的现场实验与测试，负责太阳光光纤照明技术经济效益的分析与研究。完成人合作关系说明：本项目完成人共10位，其中宋彬/1、卢世杰/3、雷甲/4、王涛/5、陈祎/7、吴迪/8隶属于第一完成单位陕西省交通建设集团公司，史玲娜/2、涂耘/6、王小军/9、彭超/10隶属于第二完成单位招商局重庆交通科研设计院有限公司。各完成单位依托工程承担陕西省交通科研项目“光纤照明技术在短隧道中应用研究（编号：13-29K）”开展合作研究，相关完成人间的合作形式包括共同立项，共同科技成果等，是集科研项目联合攻关，人才培养于一体的长期、深度合作。排序主要完成单位及对本项目
13、的贡献1陕西省交通建设集团公司作为本项目承担研究单位，对本项目技术创新和应用的主要贡献有： （1）全面组织项目资料收集、总体方案制定、专家论证和工程应用研究。确定了项目总体研究构架，确定了主要研究路线，和技术实施单位一起对太阳光光纤照明技术应用于短隧道的关键技术进行了深入研究，通过和技术实施单位的紧密合作，完成了项目研究计划和总体目标。 （2）作为项目工程的依托单位，总体负责协调项目组织和技术研究及评审的协调工作，对项目的研究方案进行审核，建立了太阳光光纤照明技术应用于短隧道的可行性方案。 （3）根据项目实施要求，对工程现场和数据进行勘测和收集，协助技术实施单位进行太阳光光纤照明技术经性的研究
14、和分析。 （4）对项目实施过程中的研究大纲、实施方案和研究报告进行指导，并指导完成了科技成果在实体工程的应用，协调各部门完成项目的结题验收。2招商局重庆交通科研设计院有限公司作为本项目技术承担单位，对本项目技术创新和应用的主要贡献有： （1）负责组织编制项目的技术路线、研究大纲、中间成果，并组织大纲及中间成果的评审，与承担单位沟通交流，协调研究成果的应用。 （2）负责进行项目技术调研和总结，开展项目核心关键技术的开发和技术方案的制定。 （3）开展了研究成果应用的实验测试，完成了太阳光光纤照明技术用于短隧道的经济性分析，提出了符合视觉适应性的短隧道太阳光光纤照明技术应用方案。 （4）完成了课题研究成果的总结，并编写了研究报告，完成了陕西省短隧道太阳光光纤照明技术应用指南的编写。 （5）负责完成了项目的结题和验收工作。完成单位合作关系说明陕西省交通建设集团公司作为本项目承担研究单位：全面负责研究经费筹措；项目申报；研究大纲制定；全面组织协调项目的研究工作；主持项目的实施。为项目的参加单位提供详细的工程技术方案、技术措施、技术要求；参与研究报告编制，组织项目鉴定。 招商局重庆交通科研设计院有限公司为项目的合作单位：主要
