2018年度陜西省科學技術獎推薦項目公示

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'2018年度陜西省科學技術獎推薦項目公示'
?2018年度陜西省科學技術獎推薦項目公示項目名稱光纖照明技術在短隧道中應用研究項目簡介: 1、立項背景概述 1.1存在的問題及立項目的 我國公路隧道規模大,增速快,截止2016年底,全國公路隧道數量15181座,年照明運營費用達20億元,公路隧道運營照明節能壓力大,采用新型節能技術和產品迫在眉睫。短隧道由于司乘人員在隧道內停留時間較短,在短隧道內的行車安全重點要解決白天入口段明暗差大導致的視覺不適應問題,即通常所說的“黑洞效應”。由于隧道入口段的“黑洞效應”程度與洞外太陽光強度有關,太陽光強越大,“黑洞效應”越明顯,目前用于解決隧道入口段“黑洞效應”的主要采用設置大功率加強照明的方式,并采用不同的控制方法實現其亮度變化與洞外亮度變化一致。在LED節能型燈具已廣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強照明已成為隧道照明節能的瓶頸所在,并且任何智能控制方式均無法實現入口段亮度與隧道洞外太陽光強度變化的實時一致。采用太陽光光纖照明技術將洞外的太陽光直接引至隧道照明,一來不需消耗傳統能源,二來完全可以實現隧道內照明和洞外太陽光強度變化實時一致,是一種純綠色環保的新型節能技術,有利于突破隧道照明節能的瓶頸。本項目通過以陜西省典型公路短隧道為依托工程進行短隧道光纖照明技術研究,將光纖照明技術與隧道照明技術進行有機結合,開發一套公路隧道太陽光光纖照明系統,將隧道洞外的太陽光直接導入隧道內,以替代短隧道的電光照明,在保障行車安全的條件下充分節省能源。從而大幅度提高我國公路隧道照明節能減排設計技術水平,推動交通事業的可持續發展,起到達到降低能耗、促進行業技術進步、構建和諧社會的目的。通過研究,為短隧道公路照明提出采用太陽光光纖照明的技術應用方案,以降低短隧道照明電力成本,替代長度不大于300m短隧道的電光照明,解決不設電光照明的短隧道安全運營問題。1.2立項時國內外相關科技狀況目前,國內外對太陽光光纖照明的應用研究主要集中的一般建筑領域,較少考慮隧道工程這種大型工程,對太陽光光纖照明技術應用于隧道照明的適應性條件和范圍研究不夠;對系統各結構的采光/導光性能提升研究不夠;亦未有將太陽光光纖照明應用于隧道工程的方案研究。并且目前國內外對于太陽光光纖照明系統所采用的采光部分均用菲涅耳透鏡,特有的多焦點系統使得主焦點處的聚光率不足50%,不可避免存在聚光效率低的問題;耦合部分無任何散熱部件,無法承受高光能下的聚焦熱量,只適用于低光能下的采光系統,一旦收集光能提高,系統的可靠性會降低;而且所有太陽光光纖照明系統的尾燈均未進行專門配光設計,出射光均為圓形分布,不能滿足隧道矩形配光的照明需求。針對國內外沒有針對性的太陽光光纖照明技術用于隧道照明方案的研究,也沒有專門太陽光光纖照明技術用于隧道的適應性研究及結論。本項目的立項及研究可以填補國內外在這一技術領域的空白,為公路隧道照明節能減排提供一種新技術應用的解決方案。2、主要技術內容 (1)從太陽光光纖照明技術的原理出發,對公路隧道太陽光光纖照明系統的構成進行研究(包括太陽光采光、傳輸和出射各組成部分),并對核心部件進行技術開發,形成一種完全不同于電光照明的隧道綠色照明技術。 (2)公路隧道采用太陽光光纖照明技術的適用條件、適用范圍以及短隧道采用太陽光光纖照明技術的應用方式。 (3)結合太陽光光纖照明技術的實驗室應用效果和依托工程實際情況,進行太陽光光纖照明技術應用于短隧道的方案研究,重點考慮太陽光直接照明解決短隧道-省略部分-展了研究成果應用的實驗測試,完成了太陽光光纖照明技術用于短隧道的經濟性分析,提出了符合視覺適應性的短隧道太陽光光纖照明技術應用方案。 (4)完成了課題研究成果的總結,并編寫了研究報告,完成了《陜西省短隧道太陽光光纖照明技術應用指南》的編寫。 (5)負責完成了項目的結題和驗收工作。完成單位合作關系說明陜西省交通建設集團公司作為本項目承擔研究單位:全面負責研究經費籌措;項目申報;研究大綱制定;全面組織協調項目的研究工作;主持項目的實施。為項目的參加單位提供詳細的工程技術方案、技術措施、技術要求;參與研究報告編制,組織項目鑒定。 招商局重慶交通科研設計院有限公司為項目的合作單位:主要負責組織編制項目的技術路線、中間成果的評審,與承擔單位溝通交流,協調研究成果的應用;負責進行項目技術調研和總結,開展項目核心關鍵技術的開發和技術方案的制定;開展了研究成果應用的實驗測試,完成了太陽光光纖照明技術用于短隧道的經濟性分析,提出了符合視覺適應性的短隧道太陽光光纖照明技術應用方案;完成了課題研究成果的總結,并編寫了研究報告,完成了《陜西省短隧道太陽光光纖照明技術應用指南》的編寫??陀^評價: (1)陜西省交通廳 科學技術成果鑒定意見:1)研發了高收集率的自由曲面透鏡陽光采集器,太陽光收集率可達80%。2)研發了太陽光光纖耦合端頭,解決了三合一傳輸系統耦合端高溫散熱技術難題。3)研發了適用于公路隧道的集太陽光和LED照明于一體的尾燈。 項目申請了發明專利三項,形成了《陜西省公路短隧道光纖照明應用指南》,發表學術論文5篇,取得的社會經濟效益顯著,推廣應用前景廣闊,研究成果達到了國際領先水平。 (2)教育部科技查新工作站(L02) 太陽光光纖照明系統作為一種環保節能照明系統,已經在國內外許多場所得到關注和應用,但其在隧道照明中的應用研究較少。在檢索結果中,據本項目查新點與在檢索范圍內文獻檢索結果的對比分析結論如下: 1)有類似太陽光光纖照明技術在公路隧道中的應用的文獻報道,未見“基于視覺適應性的太陽光光纖照明在短隧道的應用方案”的文獻報道; 2)有“陽光采集器”的文獻報道,未見“隧道專用太陽光采集器”的文獻報道; 3)未見隧道專用光纖照明尾燈的文獻報道; 4)未見隧道太陽光光纖照明與電光照明節能經濟性對比的文獻報道; 5)未見《公路短隧道光纖照明應用指南》的文獻報道。主要論文專著目錄: 1.短隧道采用太陽光光纖照明技術的優勢分析。盧世杰;史玲娜;涂耘;王小軍 2.基于視覺適應性的公路隧道太陽光光纖照明技術應用研究。李松;史玲娜;涂耘;張恒;王小軍;安文娟 3.太陽光光纖照明在隧道中應用的可行性分析。羅亨??;史玲娜;涂耘;王小軍 4.太陽光光纖照明在短隧道中的應用方案研究。史玲娜;涂耘;王小軍 5.隧道入口段太陽光直接照明的光能分析。劉興茂;史玲娜;涂耘;王小軍主要知識產權目錄 (1)《一種集LED照明與太陽光光纖照明于一體的隧道照明尾燈》。史玲娜;涂耘;張恒;王小軍;李松;楊少晨;陳建忠 (2)《基于自由曲面結構的濾波型陽光采集器》。史玲娜;涂耘;王小軍;楊少晨;陳曉利;陳大飛 (3)《基于智能控制技術的隧道照明標準化設計方法》。涂耘;史玲娜;王小軍;安文娟;陳曉利 報獎知情同意證明:推廣應用情況:應用單位:浙江五一機械有限公司
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