臺9線改善道路新設隧道照明節能技術研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	李春霖 CHUN-LIN LEE
論文名稱：	臺9線改善道路新設隧道照明節能技術研究 Energy Saving Research of Tunnel Lighting for Highway No. 9, Taiwan
指導教授：	蕭弘清 Horng-Ching Hsiao
口試委員:	蕭鈞毓胡能忠黃忠偉
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電機工程系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2018
畢業學年度：	106
語文別：	中文
論文頁數：	120
中文關鍵詞：	隧道照明、照明設計、境界區、漸變區、內部區、出口區、黑洞效應、白洞效應
外文關鍵詞：	tunnel lighting, lighting design, threshold zone, transition zone, inner zone, exit zone, black hole effect, white hole effect
相關次數：	點閱：148 下載：13
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本研究旨在探討LED燈運用於隧道之節能效果與適用性，根據國內外隧道照明相關設計標準及現況進行研析，透過電腦輔助軟體DIALux的模擬分析，探討傳統燈具與LED燈具使用於隧道照明的適用性評比，量化評估運用LED燈具於新建隧道的建置成本與未來十年養護費用，作為未來規畫運用LED燈具於隧道照明設計的參考依據。研究中選定臺9線山區改善道路的新建隧道工程做案例，以燈具數量最多的螢光燈具為基本照明，參酌原設計過程中所做過的LED燈具與傳統燈具差異性評估結果，將隧道基本照明的設計成果與新建完成的實測結果進行驗證，兩者若為相符，即證明設計與實際成果相符。最後再以LED燈進行設計模擬，重新進行LED燈具與傳統燈具的差異性評估，以不更動原始設計條件下更換螢光燈具為LED燈具，並配合更動配置間距的方式，綜合評估LED燈具的節能與節費效果，納入更換燈具所需成本與未來十年維護費用，作為LED燈運用於隧道照明之節能效益與適用性的經濟評估，供公路管養單位規劃設計及維護之參考。

The purpose of the thesis is to investigate the energy saving benefit and applicability of LED lights applied to tunnel lighting engineering. The relative lighting codes, local and international, and lighting quality status of tunnel lighting, are studied. The applicability of LED lights for tunnel lighting engineering is evaluated and compared quantitatively with the conventional lamps by simulation software DIALux. The total cost of renew tunnel lighting engineering, including initial construction and maintenance costs during the following ten years, are evaluated for further applying LED lights to tunnel lighting design. In the research, the fluorescent lighting fixtures, equipped as the main and basic light sources in the newly-built tunnels in the Provincial Highway No. 9 in Taiwan, were evaluated with LED luminaires, both for economical concern and energy consumed considerations to justify the applicability of LED lights for tunnel lighting engineering. Finally, we re-design and planning the tunnel lighting engineering of the Provincial Highway No. 9 by using LED luminaires to replace the existed fluorescent luminaires directly. The spacing between the luminaires has been adjusted to obtain more uniform luminous distribution and minimize vision flicker effect. The overall performance and economic concerns for energy-saving and cost-saving benefits, including initial cost and maintenance costs in the next decade, are evaluated quantitatively for being a valuable rules, references and guidance to the design and planning department.

第一章    緒論                                        8
1     研究背景                                     8
2     研究動機與目的                              10
3     文獻回顧                                        13
4     研究流程與方法                                14
5     章節概述                                        17
第二章    隧道照明法規標準比較                             19
1     隧道照明相關設計標準                            19
1.1    國際照明委員會CIE 88[2-3]                         19
1.2    照明工程學會IESNA RP-22-05[4]                    23
1.3    日本道路協會道路照明施設設計基準[5]            27
1.4    中國JTJ 026.1-1999公路隧道通風照明設計規範[6]    29
1.5    臺灣交通工程規範[7]                            32
2     公路隧道照明標準及技術規範比較                35
2.1    照明分區輝度及長度                            35
2.2    總均勻度及縱向均勻度                             37
2.3    閃爍頻率及眩光控制                            38
2.4    隧道燈具配光型式                             38
3     結語                                            40
第三章    隧道照明設備與燈控系統研析                     41
1     公路隧道照明設備研析                          41
1.1    隧道照明常見光源簡介                           41
1.2    隧道照明光源比較                             48
2     公路隧道照明控制系統研析                     50
2.1    手動控制                                       50
2.2    時間控制                                     50
2.3    燈光控制                                     51
3     結語                                            66
3.1    照明設備                                     66
3.2    燈控系統                                            67
第四章    實測與設計差異探討                                   69
1     研究對象                                    69
1.1    臺9線公路簡介                                 69
1.2    臺9線山區改善道路工程介紹                        70
1.3    臺9線山區改善路段隧道工程規模                       71
2     臺9線改善路段隧道照明設計                        72
2.1    設計原則及標準                                    72
2.2    隧道照明設計內容                              73
2.3    隧道照明模擬                                 78
2.4    隧道照明實測結果                              81
3     結語                                            86
第五章    LED燈使用於隧道的節能評估                     87
1     隧道LED燈節能評估                           87
1.1    隧道照明設計面臨的困擾                        87
1.2    隧道LED燈模擬檢討                                 94
1.3    LED燈照明模擬                                    95
2     LED燈節能評估                                 96
2.1    LED燈節能成效                                  98
2.2    LED燈節費成效                                99
2.3    回收評估                                     100
3     隧道照明最佳化                                   103
3.1    全部採LED燈具檢討                              103
3.2    局部採LED燈具檢討                                   105
3.3    最佳化之綜合評估                             106
4     結語                                       107
第六章    結論與建議                                    108
1     結論                                        108
2     未來研究方向                                    110
參考文獻                                     112
作者簡介                                      114


                                

[1] 吳健生、周健捷、蔡政泓、郭富森、王進輝，公路隧道安全設施準則研訂，台北：交通部台灣區國道新建工程局，第1~2 頁，1998。
[2] CIE Technical Report, "Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses," Publication：CIE 88, International Commission on Illumination, pp.3~29, 1990.
[3] CIE Technical Report, "Guide for the Lighting of Road Tunnels and Underpasses," Publication：CIE 88, International Commission on Illumination, pp.4~18, 2004.
[4] Illuminating Engineering Society of North America, Lighting Handbook, New York: IESNA, 9th edition, pp.22-18~22-27, 2000.
[5] 日本道路協會，道路照明施設設置基準，日本道路協會，東京，第7~10 頁，平成19 年。
[6] 中華人民共和國交通部重慶公路科學研究所，公路隧道通風照明設計規範，中華人民共和國交通部，重慶，第41~51 頁，1999。
[7] 中華民國交通部，交通工程規範，中華民國交通部，臺北，第66~71 頁，2015。
[8] 周太明等編著，電氣照明設計，復旦大學出版社，第2~4頁，2002 。
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[11] 張智鴻，人工智慧應用於室內照明最佳化設計之研究，國立台灣科技大學，電機碩士論文，民國九十五年七月。
[12] 內政部營建署網站，市區道路工程規劃及設計規範之研究，http://www.cpami.gov.tw/。
[13] 張志紅，公路隧道照明節能技術研究，重慶交通大學，工學碩士論文，2007。
[14] 朱崢艷，西漢高速公路隧道照明系統節能研究，長安大學，工程碩士論文，2010。
[15] 李文華，高速公路中短隧道照明節能控制系統研究，長安大學，工學碩士論文，2012。
[16] 張斌，吉林省高速公路隧道照明節能技術研究，長安大學，工程碩士論文， 2013
[17] 張飛，城市公路隧道照明節能系統研究，武漢理工大學，工學碩士論文，2014
[18] Gudmundur Benediktsson, “Lighting Control Possibilities in Cost and Energy-efficient Lighting Control Techniques “, Master's Thesis ,Lund, Lund University, 2009.
[19] GE E-Catalogue , https://catalog.gelighting.com/lamp.
[20] CREE LED COMPONENTS, http://www.cree.com/led-components/products.
[21] CIE Technical Report, " Road Lighting Calculation" Publication：CIE 140, International Commission on Illumination, pp.16~22, 2000.
[22] 手持式輝度計, http://www.atlasgroup.com.tw/product_detail.asp?pro_ser=4656422。
[23] 影像式輝度計, http://www.rco123.com/product-list.asp?pd_type=316&pd_kind=805。
[24] Thorn Lighting E-Catalogue, http://www.thornlighting.com/download/
[25] Philips Lighting E-Catalogue, http://www.lighting.philips.com.tw/prof
[26] 台灣電力公司網站，電價表，https://www.taipower.com.tw/tc/page.-aspx?mid=238.

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