隧道工程行业前景
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隧道工程行业前景范文第1篇
0引言
BIM技术是我国科学技术不断发展演变而来的一种新型技术，将其运用到建设项目中，能够有效的解决传统技术不能解决的问题。然而，隧道工程与建民用筑工程具有一定的差异性，因此，建筑中使用的BIM标准不能充分满足隧道工程的具体需求，隧道工程需要在不断创新的过程中寻求适合自身发展的BIM标准。在隧道工程中[1]，BIM技术可以使用到隧道工程的碰撞检测阶段和设计阶段，随着我国隧道工程规模的逐渐扩大，加上信息化技术的飞速发展以及环保要求的日益提高，将BIM技术应用到隧道工程中是未来发展的必然趋
1BIM技术应用到隧道工程中存在的问题
1.1缺乏统一的标准和平台
在隧道工程中，如果使用BIM技术，需要同时具备与BIM技术相关的各项软件，并且需要将建模、施工模拟、制图等软件进行有效的融合，使其能够互相协作，从而促进隧道工程顺利展开，当前，部分隧道工程施工单位缺少统一的标准和平台，不利于BIM技术充分发挥其作用和功能。
1.2BIM相关软件平台不统一
当前，我国在隧道工程中使用的BIM软件大多数是从现金国家引进而来的，我国对于BIM软件的开发缺乏创新能力，由于我国隧道工程与国外隧道工程在地形条件等诸多方面存在差异，导致在我国隧道工程应用国外引进的BIM技术会出现使用不习惯、与其他软件不兼容等问题[2]。为了能够保证BIM软件的可靠性，在与其他软件配合使用时，通常需要对其进行二次开发。另外，由于隧道工程具有特殊性，跨度较大且地质条件较为复杂，使用BIM软件对其进行建模时具有一定的难度。同时，BIM软件与隧道工程中使用的地质软件存在不兼容问题，因此，为了能够满足兼容性，通常情况下隧道工程会使用建筑中的BIM软件展开工作，导致软件应用平台不同意，不利于隧道工程模型的数据交流。
1.3BIM在隧道工程中的使用具有局限性
当前，隧道工程中只有几个特殊项目能够通过BIM技术实现，想要在隧道工程中更加广泛的应用BIM技术还需要不断研发和创新，当前仍然处于设计阶段，纵观隧道工程中使用BIM技术的实际情况来看，应用最为广泛的还属施工阶段。
1.4与GIS配套使用
我国的隧道工程大多建立在地形条件复杂的山岭处，使用BIM对其进行模型建立难度较大，如果能够将BIM技术与GIS技术配套使用，可以通过BIM软件的模型对GIS的地理数据做出科学、合理的分析[3]，从而为隧道工程的模型建立提供了有利的条件。
1.5地质条件较为复杂
由于隧道工程与其他建设工程相比具有独特性，并且普遍建立在地质条件较为堵在的山岭中，导致常规的BIM软件在隧道工程的模型建立方面存在一定的难度，当前，隧道工程中使用的BIM软件与隧道工程的地质条件没能做到充分兼容，导致通过BIM建立的模型在放入整合系统后不能进行再次编辑，并且无法对模型作布尔运算。
2BIM技术应用到隧道工程中存在的问题的解决措施
对于上文提到的将BIM技术应用到隧道工程中存在的问题，以下通过几个方面进行具体的分析，从而探析能够有效解决存在问题的措施。
2.1建立健全的隧道工程BIM标准体系
隧道工程的BIM标准体系与其他建设类的BIM标准体系具有很大的差异性，不仅包括信息技术自身的标准，还包括企业信息技术的应用标准，当前，我国铁路工程总公司对于隧道工程项目的BIM技术进行了全面的分析和研究[4]，在一定程度上已经有了突破和进展。
2.2提高隧道工程BIM软件开发的能力
由于我国隧道工程相对于发达国家起步较晚，对于建模平台、GIS平台等开发尚不成熟，在隧道工程中，需要结合隧道工程项目的实际情况进行分析，并按照隧道工程的相关规范和BIM的设计标准对BIM软件进行自主研发，从而扩大BIM技术在隧道工程中的使用范围。
2.3转变传统的管理模式
随着隧道工程的逐渐成熟和BIM技术的不断创新，为了能够在隧道工程中充分发挥BIM的作用和价值，当前隧道工程广泛使用IPD管理模式，IPD管理模式有效的解决了传统管理模式中孙在的弊端，能够实现IBM技术与其他软件兼容使用的目标，从而促进隧道工程能够有序进行。
2.4借助国外先进的科学技术不断创新，有效提高我国BIM的发展
纵观BIM技术的发展趋势，BIM已经由建筑业扩散到了基础设施行业，并且随着科学技术的不断发展以及隧道工程的规模扩大，将BIM技术应用到隧道工程中也有了显著的效果，然而，将BIN技术应用到隧道工程中目前尚且处于发展阶段，在隧道工程中只有个别项目能够通过BIM技术实现[5]，其他方面的应用还存在着一定的局限性，因此，隧道工程还需在不断发展中向工业化和信息化迈进，并制定健全的隧道工程BIM标准体系，提高软件开发能力，从而使BIM技术在隧道工程中的应用更加广泛，从而充分发挥BIM技术的作用和价值。
3BIM技术在隧道工程中的应用
3.1隧道工程流程方面
将BIM技术应用到隧道工程中，能够简化隧道工程的流程，具体可以通过以下几个方面进行分析：第一，简化施工图的设计，BIM能够科学的对隧道工程作出合理的规划，并通过BIM对隧道工程的规划内容，向施工单位和设计部门明确BIM应用的相关要求。第二，通过BIM进行隧道工程建模，通过设计单位对隧道工程进行建模，保证所建模型与隧道工程具有较高的契合度。第三，模型检测和修改，施工单位在施工前需要对BIM设计模型进行检测，如果发现模型中存在问题，需要及时对其进行修改。综上所述，通过BIM技术的使用，能够简化隧道工程的流程，提高隧道工程的整体工作效率。
3.2隧道工程建模方面
隧道工程具有特殊性，由于隧道间的跨度较大且地质条件较为复杂，使BIM建模工程量相对较大，并且建模难度相对较高。因此，在使用BIM技术进行隧道工程建模时，需要对地质条件和地段等因素进行分析，并将各种因素进行明确的划分，通过BIM技术对划分区域构建BIM模型，全部构建完毕后，还需通过BIM技术将所有的数据、参数等统一整合，从而形成一个完整的隧道工程模型。
3.3BIM管理平台的构建方面
为了能够在隧道工程中充分体现BIM技术可视化和模拟性的优势，可以通过构建BIM管理平台进行展开。为了提高BIM平台的效率和质量，可以在构建过程中通过以下几点进行设计：第一，需要充分考虑隧道工程中使用的材料和设备等因素，并对其制定科学的管理平台。第二，BIM管理平台还需具备良好的数据格式转化功能，如果在隧道工程中得出的数据并非IFC格式，可以通过数据转换为IFC格式，从而能够实现对数据进行科学分析的目标。第三，BIM管理平台在使用过程中，需要通过BIM技术对施工进度、施工质量等进行分析，并获取相应的参数，在这一过程中，BIM管理平台需要具备将手机参数及时传递给BIM管理平台数据层的功能。
隧道工程行业前景范文第2篇
关键词：盾构机；租赁；中铁盾构租赁网
前言
盾构机作为装备制造业的标志性产品，它是一种集机、电、液、激光、传感、测量、控制、信息、计算机技术等为一体专用于地下隧道工程施工的技术密集型重大工程装备，具有开挖掘削土体、渣土输送、隧道衬砌拼装、测量导向纠偏等功能，广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道等工程领域。随着我国基建大规模进行以及城镇化建设、南水北调等重大工程战略的实施。轨道交通、公路、水利建设等工程都将有大幅增长，越来越多的工程建设单位在隧道施工中首选更为安全高效的盾构机，这也让国内盾构机租赁市场前景相当广阔。
1 市场前景
我国已形成一个世界上规模最大、发展最快的轨道交通建设市场。随着国家经济实力及社会安全意识的提升，盾构机逐渐成为主流的隧道施工设备。截止到2014年末，我国累计有22个城市建成投运城轨线路101条，经国务院批准符合国家建设地铁标准的城市有39个。至2016年中国将新建轨道交通线路89条，总建设里程达到2500公里，总投资约8820亿。到2020年估计达到50个，我国城市轨道交通累计运营里程预计将会超过8500公里，而到2050年规划的线路将会增加到289条，总里程将达11700公里，目前中国轨道交通建设约800公里，2010年至2016年间，轨道建设将以每年17%左右的速度增长。
若隧道掘进全部采用先进的盾构机掘进工艺，则仅此一项的盾构机租金市场容量就达1200亿元人民币。纵观我国地铁、轻轨发展动态，未来5-10年间，中国城市轨道交通运输和其设备制造市场及机械租赁行业前景广阔。
2 国内外盾构制造企业
2.1 国外
当前盾构产业主要有两大技术流派：
欧美：耐用但相对成本高，在复合地层时显出很强的优势。以自身为投标主体。以海瑞克（德国）、罗宾斯（美国）、罗瓦特（加拿大）、法马通（法国）为典型。
日本：满足设计寿命，相对成本低，复合地层时显的力量不足，但在软土软岩地层优势明显，控制技术先进。以日立造船、石川岛、川崎、三菱、小松为典型。
2.2 国内
我国政府从十五规划开始，非常重视城市地铁隧道建设。2006年《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》正式出台，《意见》中第10条指出：“满足铁路、水利工程、城市轨道交通等建设项目的需要，加快大断面岩石掘进机等大型施工机械的研制，尽快掌握关键设备制造技术”。2009年5月关于2009-2011年《装备制造业调整和振兴规划》出台，进一步明确将大型隧道全断面掘进机作为产业调整和振兴的主要任务之一。
中铁工程装备集团与上海隧道股份是国家“863”隧道掘进机产业化基地，上海隧道股份2004年研发了具有自主知识产权的6.2米土压平衡盾构机，2008年底完成了11.88米泥水平衡式盾构机研发与制造。中铁工程装备集团2008年4月中旬在河南新乡下线的“中国中铁号”盾构机目前也已成功用于城市地铁施工。2013年11月26日中国中铁工程装备集团与德国维尔特公司正式签署硬岩掘进机及竖井钻机知识产权收购协议，收购完成后，中铁工程装备集团将成为世界上能独立生产硬岩掘进机（TBM）、并具有自主知识产权的三大企业之一。
3 盾构租赁模式
盾构租赁模式可分为两种：经营服务租赁和融资性租赁。经营服务型租赁中盾构制造厂商和盾构机类型均由出租人确定，盾构机的物产权属于出租人。融资性租赁中盾构机厂商和盾构机类型又承租人确定，盾构机厂商直接将盾构机交付承租人，盾构机物产权最终转移于承租人。基于我公司为工程装备制造企业，本文从两种不同的租赁模式介绍现阶段我国盾构机租赁的现状。
3.1 经营服务租赁模式
作为国内最大的掘进机研发制造和技术服务企业的中铁工程装备集团，根据盾构的非标定制型产品的特性，结合我国成为世界上规模最大、发展最快的轨道交通建设市场，中铁装备积极及时地拓展盾构租赁业务。我们创新经营租赁方式，着力为盾构租赁行业立标，经过前期准备中铁盾构租赁网于2015年7月上线。此租赁网中的“平台动态”模块广集了中铁所属盾构机的实时状态，根据盾构机“使用中”、“制造”、“维修”、“闲置”等四种状态，用户可直观地参看各台盾构状态，见图1。
需求信息模块实时更新行业中从盾构生产厂商、盾构再制造企业、隧道施工单位、盾构使用单位等盾构相关部门的需求信息，从盾构整机、各结构件、后配套设施等盾构全方位的需求信息都有。各盾构相关企业或者个人可根据这些信息及时提取自己所需。中铁盾构租赁网从客户的角度出发，为盾构行业发展考虑，创新盾构租赁方式，搭建了盾构租赁信息交互的平台。
3.2 融资性租赁模式
当企业需要筹措盾构设备时，当由于资金等原因不能全款购买时，可以考虑融资性租赁模式。采用较长期租赁盾构设备的融无方式代替融资购买设备，来解决企业面临的融通资金问题。此方式能够使施工单位以较短时间和少量资金获得盾构的使用权，完成施工任务。例如中铁盾构租赁网提供的融资租赁模式：中铁工程装备集团机电工程有限公司与金融租赁公司签订盾构买卖合同，金融租赁公司与施工方签订盾构租赁合同，中铁工程装备集团机电工程有限公司、金融租赁公司、施工方共同签订三方协议。租赁期限为2年，金融租赁公司按设备价值进行出租，施工方按租赁合同约定按季度支付租赁费，共计12期，2年租赁期满后，获得设备的所有权。
结束语
现阶段我国处于高速发展时期，尤其是城市轨道交通建设以及城市地下空间开发更是急需发展。盾构生产产量、制造工艺、结构创新都会有所突破。国内盾构技术发展趋势是：适应各种复杂地层、超大断面、复杂断面、长距离掘进、高速施工要求，基本上是一机多用，故国内盾构租赁业务大有可为。所以，作为世界上能独立生产硬岩掘进机（TBM）、并具有自主知识产权的三大企业之一的中铁工程装备集团，以及国内其他大型装备制造企业要认清形势，创新营销模式，努力做好盾构租赁服务，为我国甚至是国际的轨道交通建设贡献自己的力量。■
参考文献
隧道工程行业前景范文第3篇
2006年教育部16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干建议》明确指出“要全面贯彻党的教育方针，以服务为宗旨，以就业为导向，走产学结合发展道路，为社会主义现代化建设培养千百万高素质技能型专门人才，为全面建设小康社会，构建社会主义和谐社会作出应有的贡献。”它不仅体现了高职教育办学类型、人才层次及人才规格的定位，表明了对高职教育的高教性和职业性的双重属性的准确认识，也是高职教育观念的深化，是高职院校办学特色之所在。另外，以能力为本位的“基本素质+岗位能力（技能）模块”课程体系是《教育部关于加强高职高专人才培养工作的意见》“培养学生的技术应用能力”为基本理论的课程体系。综上所述，我国目前高职教育的人才培养都在朝着“高素质技能型专门人才”培养目标发展，而人才培养模式，最终只有在课程体系中才能得到体现。为此，该文的内容是以市场为导向，注重企业需求，来制定相应的课程，应用前景广泛，符合高职教育的发展趋势。
1 设计思路
高职院校的学生很多在第四学期就签订了就业协议，鉴于提前明确就业岗位使毕业生未来的工作内容具体化，特别是提前上岗，已经使学习和工作结合起来，进入“工作中学习，学习中工作”的状态。基于现状，在充分听取行业协会和企业专家意见的基础上，经过认真研究、反复论证，大量删减了理论性过强且艰涩难懂的课程。同时，为强化毕业生的岗位适应能力，加大了实训课程和顶岗实习的比重，重构了“学作结合”课程体系。
2 课程开发与设计
2.1 设计依据
依托铁道工程技术专业校企合作委员会，针对专业培养目标，开展社会调研，总结归纳出铁道工程技术专业毕业生核心工作岗位（群），通过职业岗位分析，学生的岗位主要工作内容如下。
（1）线路工，主要工作内容有：作业防护；线路基本作业；钢轨作业；轨枕作业；道床及路基作业；简易测量和识读工程图；检查作业及故障处理。
（2）桥隧工，主要工作内容有：桥面作业；桥跨作业；桥台作业；涵渠、隧道作业；施工作业；桥隧检测；桥隧巡守。
（3）施工员，主要工作内容有：铁路路基工程施工、铁路桥梁工程施工、铁路隧道工程施工、铁路轨道工程施工、施工现场管理。
（4）测量员，主要工作内容有：交接桩和施工复测；施工过程控制测量、构筑物施工放线、监控测量及数据分析；工程测量方案、监控量测方案编写；建立测量仪器台账，按时对测量仪器进行维修保养。
（5）试验员，主要工作内容有：各种原材料试验；施工配合比设计；各种材料的取样、送检、试验、化验、检验、复验工作及报告；路基、桥梁、隧道、轨道结构物自检、抽检等试验工作。
2.2 构建基于“学作结合”的课程体系
面向铁路工程施工与铁路线路养护维修企业，按照铁路工程施工与养护维修岗位技能要求，参照国内铁路工程施工与养护维修规范、标准，与合作企业技术专家共同分析铁路线桥隧工程施工、养护维修、施工组织管理等典型工作任务，按照铁路工程施工与线路养护维修过程确定行动领域、学习领域，依次设计教学内容，选择合理的工作任务为载体，设计若干教学模块，将相关的知识、模块，通过对各教学模块的学习，实现知识、技能、素质的同步提高，具备铁路工程施工与养护维修工作的职业能力。构建“学作结合”的课程体系。其典型工作任务及对应的行动领域及学习领域如下。
（1）典型工作任务，主要包括：铁路线桥隧施工、施工组织管理、铁路线桥隧养护与维修三个方面。
（2）行动领域，主要包括：铁路工程图识图、工程材料试验与检测、铁路工程测量、铁路路基施工、铁路轨道施工、铁路桥隧施工、铁路桥隧养护、铁路工程施工组织、铁路工程概预算等。
（3）学习领域，主要包括：工程制图、土木工程CAD、工程绘图实训、工程测量、工程测量实训、铁路轨道、铁路工程施工、铁路桥隧施工与维护、铁路线路修理、铁路线路修理实训、养路机械实训、高速铁路轨道施工与维修、铁路工程施工组织与概预算、铁路工程预算实训等主要课程。
以上学习内容的基础部分集中在第一和第二学期，专业课集中在第三和第四学期，第四学期结束后学生应具备解决典型工作任务对应的行动领域相关问题的能力。
2.3 课程设计与教学准备
在整体课程设计过程中，从新生入学开始，便将两年后自己能完成的工作内容发给学生，让学生在对每门课程进行学习的过程中能够明确具体的在实际中应用，同时将企业的考核标准及相关要求融入到具体的授课及考核中，激励并锻炼学生的实践应用能力。课程与课程之间要有过渡和协调，用到什么就学什么或补什么。这就要求在做教学准备时，把企业的东西或者相关专家确定下来，在需要的时候能够及时的应用；另外，还要求任课教师建立制定工学结合的课程标准和“以学生为主体”的教学模式与教学设计，大力推动以项目导向、任务驱动教学模式为主，其他教学模式为辅的多元教学模式改革。
隧道工程行业前景范文第4篇
根据水利部的投资计划，我们预计2010年新增水利投资为300亿元。在调结构和经济复苏不稳定、形势仍不明朗的情况下，我们预计2011年新增水利投资较2010年略有下滑，与2009年持平，而2012年将恢复至历史一般水平。据此预计相应的固定资产投资为22100、23000、24000亿元。我们预计2010-2012年水利建设完成投资额占当年固定资产投资额分别为75％、80％、85％，据此测算相应水利建设完成额分别为1575、1840、2040亿元，其中建筑工程(约占77.055％)分别为1213，1417、1571亿元。
最近3年公司水电工程业务收入分别为12.338、11.733、13.14亿元。2008年主要受金融危机影响略有下滑。公司该项业务增速较为平稳，结合行业状况，我们预计公司2010-2012年增速分别为10％、12％、10％。
该项业务2007-2009年占比分别为56.21％、49.65％、40.71％，呈稳步下滑态势。由于水电工程业务是公司起家业务，公司不断开拓其他业务，如地铁盾构施工、发电业务，因此其占比逐渐下降，但该项业务未来仍将是公司主要收入来源之一，预计其占比不会大幅下降。我们预计未来公司该项业务占比维持在30-40％之间。
该项业务是公司最传统业务，最近3年毛利率分别为11.65％、11.33％、11.13％。该项业务未来毛利率维持稳定，预计2010-2012年分别为11.30％，11.550％、11.50％。
该项业务的当前在手订单为15.98亿元，超出我们此前14.45亿元的预期，稳定增长势头仍然保持良好。
市政工程业务：地铁盾构施工高速增长
盾构机是盾构法施工中的主要施工机械。在我国隧道施工中，6米左右盾构广泛使用于地铁建设领域；10米以上大直径盾构则主要用于城际轨道、越江隧道、公路、铁路等大型隧道工程；介于6米和10米之间的盾构可用于城际轨道、城市地铁、越江隧道、公路、铁路等工程。公司目前的盾构施工业务主要集中在广东省内，而广东省目前是全国轨道交通发展最快的几个省份之一，公司面临良好的经营环境。
前两年年同比增速分别为58％、115.74％，主要原因是公司在2008年定向增发购买了4台直径66.25米的盾构机；而公司准备在今年通过定向增发再购买44台直径8.78米的盾构机，其产能将在201 1年集中释放。根据地铁投资的规划和我们对公司的了解情况，我们预计2010-2012年公司市政工程业务增速分别为120％、50％、30％。
该项业务2007-2009年占比分别为17.11％、25.22％、39.83％，呈快速上升态势。由于公司将新增4台盾构机，其占比还将逐步上升，成为公司最主要收入来源，我们预计未来公司该项业务占比维持在40-50％之间。
该项业务最近3年毛利率分别为9.26％、7.89％、8.89％。市政工程中，地铁盾构施工业务毛利率13-15％，除此之外的业务毛利率在7-9％。预计市政工程业务中，地铁施工业务占比每年提升5-10％，，因此我们预计该项业务未来3年毛利率分别为9.34％、9.79％、10.24％。
按照产能释放进度来看，公司2010年市政工程业务将超过25亿元，有望超出我们此前22.47亿元的预计，显示其增长势头迅猛。
发电业务：增速最快
发电业务虽然占比不高，但其增速是所有业务中增速最快的。公司大力拓展发电业务主要是为了降低经营风险，获取稳定的现金流，我们预计公司未来仍将在风力发电和水力发电方面迅速扩张。其中风力发电业务由于毛利率高且属于国家重点发展的新能源业务，随着旗下海南东方感城风电机组全部并网发电，有望成为新的利润增长点。
水力发电
公司目前有三个子公司从事水力发电，分别是：桃江水电、新源水电和安江水电。公司的水力发电收入稳定，预计2010-2012年每年可实现不含税收入为0.82亿元。小水电的毛利率也较为稳定，公司最近3年水电毛利率分别为55.77％、62.28％、54.68％，保守起见我们选择2010～2012年毛利率为55％。
水电属于清洁能源，可以申请cDM补助。由于目前水电项目尚未申请该补助，我们假定2012年开始可获得该项补，预计2012年可获得CDM补助1780万元。
风力发电
公司目前从事风力发电的子公司分别有：青海风电、布尔津能源风电、新丰源实业风电以及扎鲁特旗风电。其中，布尔津风电预计2012年底甚至更晚开始发电，新丰源实业预计可发电为设计产能的43％，扎鲁特旗我们按2012年10万千瓦装机容量计算。按照2008-2009各地区风力发电平均利用小时数略高于最低水平即2000小时(全国平均水平在2300小时左右)，上网电价0.56元／度、0.56元／度、0.48元／度(全国平均为0.48元／度，不含税)计算，风力发电2010～2012年将实现收入0.24、0.56和1.44亿元。
由于风力发电属于公司新开拓业务，我们选择在港交所上市的龙园电力作为参考来预测公司该项业务的毛利率，我们预计粤水电风力发电业务2叭0-2012年毛利率分别为18.22％、18.22％％、17.22％。
公司的青海风电项目正在申请cDM补助，我们预计2011年开始可以获得该项补助，2011～2012年的补助额度均为723万元。随着海南新丰源公司开发建设的海南东方感城风电场项目一期33台风力发电机组日前已全部顺利并入电网试运行，且全部运行正常，未来发展前景广阔。
房产施工业务：拓展BT项目保增长
房地产面临重大调控的不确定性，公司房产施工业务将会受到影响，而公司采取了积极的应对策略，即以BT方式来争取订单，帮助客户缓解资金紧张的问题。
我们预计公司未来3年的房产施工业务收入增速与水利工程业务相当，即分别为10％、10％、8％。公司该项业务比重也会随着未来3年营收快速增长而逐步下降，但其比例不会低于5％。
最近3年公司该项业务毛利率逐步提高，分别为4.25％％、10.73％、12.00％，我们预计随着行业调控和竞争以及获取订单方式的影响，毛利率会呈现小幅下降趋势，分别为10％、8％、8％。
隧道工程行业前景范文第5篇
【关键词】隧道；照明；节能；优化
重庆三环高速公路永川至江津段黄瓜山特长公路隧道目前已施工完成。按照交通运输部（2012）交政法发419号文件[1]通知要求，在隧道工程中推广采用智能通风照明控制技术，开展隧道绿色照明工程和根据相关任务组织实施节能减排科技专项行动，促进交通运输节能减排科技研发、成果转化和标准化工作，加快推进交通运输节能减排能力建设项目研究的精神。本文以黄瓜山隧道照明系统节能作为探讨对象，参照国内先进经验及已投入运营的陕西秦岭小黄川隧道、贵州黄果树隧道照明系统施工经验，作出一些探讨。
本文主要从洞外亮度优化、先进节能灯具选择和隧道照明系统的智能控制等3个方面阐述隧道照明系统的节能优化。
1 洞外亮度设计优化
1.1 隧道洞口亮度值L20的优化
现行《公路隧道通风照明设计规范》[2]照明设计计算中的一个重要参数是L20（S），即洞外亮度。洞口段加强照明是隧道照明最重要的部分。在1000m以下的中短隧道，加强照明的功率约占整个隧道照明功率的60%～80%，在3000m以上的特长隧道中也要占到30%以上。其取值范围在规范上相差很大，一般设计时取值都偏于保守，导致入口段、过渡段亮度指标偏高，要达到预期亮度指标则需要加密灯具，增大灯具功率，人为地增加L20（S）值，造成能源的浪费。因此，可采用各种技术手段将洞外亮度尽可能降低，以此来降低亮度指标达到节能的目的。比较可行的做法有以下几种：
根据JTJ 0261―1999《公路隧道通风照明设计规范》，加强照明平均亮度需求值主要取决于洞外亮度L20，其计算式如下。
入口段平均亮度：Lth=K×L20 （S）（K表示入口折减系数）；
过渡段1平均亮度：Ltr1=0.3× K×L20（S）；
过渡段2平均亮度：Ltr2=0.1× K×L20（S）；
过渡段3平均亮度：Ltr3=0.035× K×L20（S）。
设计阶段，隧道洞外亮度L20往往无法实测，目前普遍做法是查表取得，取值范围为4000～5000cd/m2。对重庆、贵州、陕西、云南、福建等省市多条高速公路隧道照明设计参数进行了了解，其结果表明，一般情况下该取值可有所降低，其中端墙式洞口可取值为3500～4000cd/m2，削竹式洞口亮度可取值为3000～3500cd/m2。黄瓜山隧道采用削竹式洞门设计方式，洞口亮度实际取值约3100 cd/m2，优化后的照明设施和运营费用比原设计节约15%～20%。
1.2 洞外过度段减光优化
根据黄瓜山隧道口的地形条件，设计采用遮光棚作为减光结构物，遮光棚的立柱尺寸尽量小，以减小光反射，在立柱间可搭配个体较大的绿化树木，在减光的同时增加行车舒适度，并可在一定程度上降低噪音和吸附灰尘。遮光棚上部结构可根据情况选择不同型式，如选用混凝土预制横梁或造型，减光作用好，养护简单、方便；但其体积较大，自重大，会给正常行驶带来压抑感，同时影响下部尺寸，其次，横梁或造型间有空隙，雨雪天会造成路面湿滑，有行车隐患，行车速度低的时候，频闪效应明显。更好的选择方案是采用特种玻璃钢等透光材质进行上部覆盖，优点是，第一、其透光性在减光的同时不会给路面留下阴影，基本消除频闪效应；第二、雨雪天可保持路面不受影响，保证行车安全性，但缺点是造价较高，养护较为复杂，如图1、图2所示。
图1城市隧道遮光棚示意 图2未进行上部覆盖施工的遮光棚示意
洞口挖方边坡根据坡率尽量选择个体较大的植被品种，可显著提高减光效率，碎落台选用低矮灌木可有效降低噪音并有吸附灰尘的作用，如图3所示。路基填方段可采取增加遮阴绿化树木达到减光的效果。
图3 挖方边坡低矮灌木绿化示意
1.3 洞门结构形式选择
洞门尽量采用削竹式或环框式洞门形式，贴近自然，且自身反射率低。当洞口朝向光线异常强烈时，可采用棚洞式洞门型式进行减光处理，如图4所示。
图4 棚洞式洞门型式进行减光处理效果
若确实需采用端墙式洞门，则需对墙面做吸光处理或种植藤本植物，附着在洞门墙表面，如图5所示。
图5 端墙式洞门藤本植物吸光效果
黄瓜山隧道洞门为削竹式设计，在结构上即保证了洞门附近的边坡和仰坡的稳定，同时在景观上又起到了修饰周围景观的作用，还有效地降低了强光反射对人眼的刺激，真正做到了洞门与周围生态环境有机结合。黄瓜山隧道洞门如图6所示。
2 灯具选择和布设
隧道洞内的照明设计需重点考虑以下几个方面：路面亮度、路面亮度均匀度、频闪效应等，现有常规灯具及布设型式（两侧对称布置或非对称布置）均能满足路面亮度要求，但亮度均匀度较差，频闪效应很强。
路面亮度均匀度差会导致路面连续、反复的出现亮带和暗带，使驾驶员产生视觉疲劳，如果再出现个别位置的亮度差异过大则会造成视觉错误进而引发危险。选择灯具时，黄瓜山隧道在设计上采用了扩散角度较大的高压钠灯，同等灯具布设条件下，扩散角度大的灯具会使路面具有更强的均匀性；同时为了提高照明灯具的照明效率，布置灯具时从设计上提高了灯具的安装高度。比如加强照明段和基本照明段，设计采用拱顶侧偏布置方式，将灯具位置向隧道中线靠近，尽量使灯具表面与路面平行，此做法可有效增加路面亮度均匀度并提高亮度利用率，从而加大布灯间距，减少灯具布设数量而节约能源，如图7、图8所示。
图7 现有灯具布置方式 图8 优化后灯具布置方式
频闪效应主要指隧道灯具排列的不连续性使驾驶员受到不断的明暗反复刺激产生的视觉不适，会带来同路面均匀度差一样的严重后果。人眼的频闪不适影响为2.5～15Hz，以重庆地区隧道限速60km/h为例，若要消除频闪的不良影响，布灯间距应小于5m或大于46m。由此可见，隧道进、出口段及过渡段均容易满足此要求，但目前隧道基本照明段的布灯方式难以满足此要求，布灯间距小则其经济性差，而布灯间距大则亮度无法满足亮度要求。因此，黄瓜山隧道在设计上为了减低频闪效应采用了与提高路面亮度均匀度相同的布灯方式（拱顶侧偏布置），同时将灯具设计为高效能的LED灯具，以此来最大限度地解决亮度要求与频闪效应的矛盾。
考虑节能要求在灯具具体选择时，应尽量选择高效、节能的灯具，如LED灯、无极灯等。目前，这2种灯具的技术都已成熟，成本也较早期便宜很多，经济效益明显，尤其LED灯的节能和高效更为明显，加之近期厂方供货价格降低明显，应尽可能考虑采用。
3 隧道照明控制优化
隧道照明系统除了以上措施外，为了提高整个系统的智能控制程度，黄瓜山隧道拟采用隧道照明节能控制系统。
3.1 隧道照明分级
隧道照明按白天晴天、云天、阴天、重阴天、夜间及深夜6级控制进行分类定义，由不同的照明配线回路和照明监控实现。隧道出入口加强照明段用于加强照明的400W、250W和100W高压钠灯白天全部开启，云天间隔减半，阴天再间隔减半，重阴天只开启入口段少量灯具（含应急照明，采用LED调光控制），火灾时开启所有照明灯具；紧急停车带照明和应急照明灯具常开；横通道灯具常闭；洞外路灯在夜间及深夜全开，其余时间全闭。
3.2 隧道照明节能装置
在照明系统设计上增加节能控制装置，这种方案较为经济和实用。目前国内销售的照明节能设备很多，其中智能照明调控节能装置所占比例较高。
智能照明调控节能装置采用RISC指令集的高速微处理器对各种信号进行自适应运算，动态调整电压、电流，进而形成对电能质量的有效控制和补偿。根据照明调控系统的反馈电压和电流动态调整输出，达到启动、软过渡、稳压、节能的目的。其优点有优化电力质量、有效保护电光源、延长使用寿命、智能照明调控、适应性好、可靠性高、配置灵活等。
隧道照明节能控制系统通过预设的控制级别，采集洞口内外安装的光强度检测器检测到的洞内外的光强数据、交通量的变化以及白天、黑夜等情况，控制隧道的照明系统，调节隧道洞内各段的照明亮度，保证行车安全，并且在满足照明要求的情况下尽可能地达到节能运行，同时对洞内照明以及照明控制设备的状况进行监视。
4 结语
本文通过从洞外亮度优化、先进节能灯具选择和隧道照明系统的智能控制等3个方面阐述隧道照明系统的节能优化，在助推交通系统节能减排系统的同时，产生节电效益，在一定程度上减少了后期隧道运营成本，应用前景和经济、社会价值明显。由于科学地节能设计、优化了灯具使用的方案、应用新的节能灯具，如LED灯和智能照明节电装置等一系列措施，将使得黄瓜山隧道的照明系统产生了明显的节电效益，预计高速公路开通运行时实际的节能率在20%以上，将给隧道运营方带来很大的经济效益。
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