L`éclairage dans les tunnels - Utilisation de LUBIO

L’éclairage dans les tunnels
Utilisation de LUBIO
Juillet 2008
L’éclairage dans les tunnels - Utilisation de LUBIO
Sommaire
1
L’éclairage dans les tunnels routiers - Généralités
2
Repère de dimensionnement suivant données CETU
3
La régulation de tension par LUBIO
4
Présentation de LUBIO pour application TUNNELS
L’éclairage dans les tunnels - Utilisation de LUBIO
1
1 L’éclairage dans les tunnels - Généralités
Spécificité de l’éclairage
L’éclairage dans un tunnel routier joue un rôle essentiel pour assurer la
sécurité et le confort des usagers. Une des particularités des tunnels est
le besoin d’un éclairage continu de jour comme de nuit. En effet dans la
plupart de ces ouvrages, la lumière naturelle ne pénètre que sur une
distance limitée, de l’ordre de 3 fois la plus grande dimension
transversale, ce qui ne permet pas d’avoir une luminosité suffisante
pour guider les usagers. Il est donc nécessaire de mettre en oeuvre un
éclairage artificiel offrant de jour comme de nuit de bonnes conditions
d’éclairement.
Phénomènes visuels liés aux tunnels
De jour, à l’approche d’un tunnel, l’oeil de l’automobiliste ne parvient pas
à distinguer des obstacles éventuels à l’intérieur de celui-ci car les
niveaux lumineux y sont faibles. Comparé à l’environnement lumineux
de l’entrée, le tunnel apparaît comme un “trou noir” au centre d’un
champ de vision globalement clair.
En entrant dans l’ouvrage, l’automobiliste passe soudainement d’un
niveau d’éclairement très élevé à un niveau beaucoup plus faible. Ce
phénomène est plus ou moins rapide suivant la vitesse du véhicule.
Dans tous les cas l’oeil ne peut s’accomoder instantanément pour
assurer une vision correct.
Objectifs de l’éclairage
Pour des raisons de coûts, il n’est pas possible de rétablir en tunnel des
conditions d’éclairement identiques à celles qui règne de jour à
l’extérieur et qui peuvent atteindre jusqu’à 100 000 lux
Dans les 300 premiers mètres du tunnel, l’installation d’éclairage diurne
est dimensionnée pour assurer une vision suffisante pour pallier les
phénomènes visuels. Après une première diminution du niveau
d’éclairement
au passage de l’entrée les niveaux décroissent
progressivement jusqu’à atteindre des niveaux nettement plus faibles
pour la section courante du tunnel. Ce niveau correspond à quelques
millièmes du niveau extérieur et est du même ordre de grandeur que ce
qu’offre un éclairage public nocturne.
Zones d’éclairage
Il apparaît ainsi en tunnel deux zones successives d’éclairement:
- La zone d’entrée où les niveaux d’éclairement sont renforcés et
décroissent progressivement vers l’intérieur de l’ouvrage
La zone de section courante qui correspond au reste du tunnel où le
niveau y est constant et beaucoup plus faible tout en assurant la
visibilité nécessaire au conducteur dont l’oeil s’est adapté.
La zone de sortie qui peut être considéré dans les tunnels
unidirectionnels comme une zone à part entière où existe de sérieux
risques d’éblouissement. On y prévoit, de jour, un renforcement de
l’éclairement pour facilité l’adaptation de l’usager aux conditions
lumineuses extérieures
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1 L’éclairage dans les tunnels - Généralités
Zone
d’entrée
Zone de section courante
Zone
de sortie
Niveau d’éclairement dans le tunnel
Eclairement
à l’entrée du tunnel
Eclairement
à la sortie du tunnel
Classification des tunnels pour l’éclairage
Pour les besoins du projet d’éclairage, il est utile de distinguer deux
catégories de tunnels
=> Les tunnels longs qui comportent à la fois une zone d’entrée et une
zone de section courante voir une zone de sortie
=> Les tunnels courts où il n’existent pas de zone de section courante
voire pas d’éclairage diurne du tout.
Les appellations “court” et “long” ne s’appliquent que du point de vue de
l’éclairage.
Un tunnel est considéré du point de vue de l’éclairage comme “court” si:
- il est inférieur à 125 m pour un tunnel urbain
- il est inférieur à 150 m pour un tunnel interurbain
- Il est inférieur à 200 m pour tout autre type
En règle générale lorsqu’un tunnel est supérieur à 300 m, il est
considéré comme “long”
Critères de dimensionnement d’un éclairage de tunnel
Le flux énergétique:
Représente la puissance émise et s’exprime en watts (W)
Le flux lumineux:
S’exprime en lumens ( lm )
La luminance:
Elle traduit la “luminosité” c’est le niveau de sensibilité de l’oeil. Elle
s’exprime en candelas par mètre carré ( cd/m² ). Le dimensionnement
des niveaux d’éclairage en tunnel s’effectue d’abord dans cette unité
L’éclairement:
C’est le le paramètre qui caractérise le niveau d’éclairage produit par
une installation. Il s’exprime en lux ( lx )
La connaissance des caractéristiques photométriques de la surface
éclairé permet de passer de la luminance à l’éclairement. ( parois,
chaussée du tunnel )
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1 L’éclairage dans les tunnels - Généralités
Eclairage des tunnels “longs”
Lux
Le dimensionnement de l’éclairage de tels tunnels est fonction de
l’importance du trafic et de la vitesse de circulation
100 000
Soleil d’été
70 000
Soleil d’hiver
Tunnels interurbains à faible trafic et à vitesse réduite
- Trafic inférieur à 2000 véhicules jour
- Vitesse maximum de 70 km / h
=> Le niveau de luminance retenu est de 2 cd/m²
Tunnels interurbains à fort trafic et/ou à vitesse réduite
- Trafic supérieur à 2000 véhicules jour
- Vitesse autorisée supérieure à 70 km / h
=> Le niveau de luminance retenu est de 4 à 5 cd/m² sur autoroute
=> 3 à 4 cd/m² dans les autres cas
5 500
5 500
Lumière du jour ciel couvert
1 000
3
0,25
Limite de perception de la couleur
Pleine lune
BT
Watt
lm / W
lm
cd
Tunnels urbains
- Trafic important
=> Le niveau de luminance retenu est de 4 à 6 cd/m² voire plus suivant le
niveau de service
Tunnels “très longs”
- Demandent plus de 30 secondes pour être parcourus à la vitesse
autorisée
=> Le niveau de luminance dans la section courante est de 2 cd/m²
Eclairage réduit de nuit
- Trafic réduit
- Economies d’énergie
- Eviter les pertes de visibilité en sortie
=> 1 à 2 cd/m² sont suffisants
Facteurs influant sur le dimensionnement d’un éclairage
L’environnement de l’entrée du tunnel
La présence de montagnes, d’un fronton clair ou sombre, les
caractéristiques de la chaussée, la vision toute ou partielle du ciel sont
autant de paramètres qui influent sur la sensation d’éblouissement
(”voile de Fry”)
cd/m²
lx
lm/m²
Le pare brise des véhicules
Il crée un voile parasite qui atténue la transmission de la lumière
L’atmosphère
Une atmosphère qui perd de sa limpidité pour des raisons climatique ou
à cause de la pollution augmente se phénomène de voile
La vitesse des véhicule
Ce paramètre joue une rôle fondamental puisqu’il détermine la distance
sur laquelle doit être assurée la visibilité
L’orientation géographique
Suivant que l’entrée est orientée au sud, au nord ou à l’est ou à l’ouest le
choix de l’éclairage de la zone d’entrée sera différent.
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Repères de dimensionnement suivants les données du C.E.T.U.
Niveau
de
voile
Vitesse
d'approche
km/h
130
110
90
70
50
130
110
90
70
50
130
110
90
70
50
Fort
Moyen
Faible
Niveau de
luminance
en entrée
Cd/m²
(-)
(550)
(280)
150
70
(-)
(360)
180
100
50
(-)
180
90
50
25
- Luminance fonction de la vitesse
et du voile
Longueur du renforcement
pour atteindre:
8 Cd/m²
600
360
300
240
150
550
300
250
200
120
470
230
170
140
80
5 Cd/m²
660
410
350
290
180
620
350
300
250
150
530
260
220
180
100
2 Cd/m²
790
640
510
350
270
740
590
490
350
270
670
420
390
340
220
- De la luminance à la consommation électrique
Le tableau ci-contre extrait d’un
document du CETU montre:
1) les niveaux d’éclairement à appliquer
à l’entrée d’un tunnel en fonction de la vitesse
d’approche des véhicules et du niveau de voile
(conditions atmosphériques, pollution...).
2) la longueur du renforcement pour
parvenir à un éclairement donné de la section
courante( 8 ou 5 ou 2 cd/m²)
Les lignes de couleur jaunes donnes
des paramètres compatible avec la faisabilité.
Du tableau ci-contre, nous avons choisi quelques exemples présentés dans le graphique ci-dessous et qui
donne les puissances d’éclairage à installer dans la zone de renforcement. En fonction des différents paramètre.
Le coefficient de réflection “R” de la chaussée du tunnel est choisi de manière arbitraire et correspond à un
coefficient moyen
Les deux types de lampes au vapeur de sodium haute et basse pression représentent ceux les plus
couramment utilisé. La mise en oeuvre de tubes fluorescents montrerait des puissances électriques plus importantes
(efficacité lumineuse de ce type d’éclairage plus faible)
50 km/h
70 km/h
Vitesse d’approche
50 km/h
70 km/h
Vitesse d’approche
110 km/h
Voile moyen
90 km/h
Luminance
cd/m²
90 km/h
Luminance
cd/m²
Voile fort
Voile faible
110 km/h
Caractéristique de la chaussée: R=17
180
150
150
Lampes à vapeur de sodium
haute pression
14
W
Lampes à vapeur de sodium
basse pression
25
25
8
2
100
200
300
400
500
Longueur du renforcement (m)
Les courbes ci-contre
présentent le large spectre des
différentes configurations de
luminance à obtenir en fonction
de la disparité des conditions
d’exploitation.
L’éclairage dans les tunnels - Utilisation de LUBIO
5
8
2
10 k
44
kW
24
17
W
kW
23
kW
50
kW
kW
32
50
kW
65
70
94
58
70
0
11
kW
90
kW
6k
87
90
100
7
12
100
kW
kW
kW
7 kW
100
200
300
400
500
Longueur du renforcement (m)
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Repères de dimensionnement suivants les données du C.E.T.U.
- Puissance électrique à mettre en oeuvre
dans la zone de section courante
En conservant les mêmes données de base que pour
l’estimation faite dans la zone d’entrée on obtient:
Caractéristique de la chaussée: R=17
Puissance électrique par portion de 100 m de tunnel
Luminance
de la zone
de section courante
Lampes à vapeur de sodium
Haute pression
Basse pression
2 cd/m²
0,6 kW
0,5 kW
5 cd/m²
1,5 kW
1,1 kW
8 cd/m²
2,4 kW
1,8 kW
Même tableaux avec de des coefficients de chaussée
moins favorables
Caractéristique de la chaussée: R=19
Puissance électrique par portion de 100 m de tunnel
Luminance
de la zone
de section courante
Lampes à vapeur de sodium
Haute pression
Basse pression
2 cd/m²
0,68 kW
0,51 kW
5 cd/m²
1,7 kW
1,3 kW
8 cd/m²
2,7 kW
2,0 kW
Caractéristique de la chaussée: R=22
Puissance électrique par portion de 100 m de tunnel
Luminance
de la zone
de section courante
Lampes à vapeur de sodium
Haute pression
Basse pression
2 cd/m²
0,79 kW
0,59 kW
5 cd/m²
2,0 kW
1,5 kW
8 cd/m²
3,1 kW
2,4 kW
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3
La régulation de tension d’éclairage par LUBIO
Tension (Volt)
- Introduction
U nominale
Pour obtenir un niveau d’éclairement adapté aux conditions de
circulation dans un tunnel et en particulier en fonction des conditions de
voile rencontrées, il est nécessaire de faire varié ce niveau
d’éclairement en faisant varier la tension d’alimentation des lampes
utilisées.
Il y a proportionnalité entre la puissance consommée par la lampe et le
d’éclairement obtenu.
U amorçage
U minimale
Eclairement (Lux)
E nominale
E amorçage
E minimale
P = U² / R
T1
T2
- Fonctionnalités de LUBIO pour l’éclairage des tunnels
Entrée
réseau
Sortie
tension
régulée
IHM
Carte
de
commande
OU
Sorties
paramètres
U - E...
Sortie
Etats
logiques
Sortie
Référence
tension
Références
tensions
internes
Commande
plein
éclairage
Validation
Ref. Tension
interne
Référence
tension
externe
Référence
tension
interne
Cellule
mesure
éclairement
LUBIO doit pouvoir être piloté à partir d’un
réseau de communication utilisant les protocoles:
MODBUS
ETHERNET
Les information de commandes transiteront
par ce réseau
- Marche - arrêt
- Commande By pass
- ...
- Régulateur en défaut
- Manque réseau
Seront à disposition sur ce même réseau les
données de fonctionnement telles que:
- Comptage d’énergie
- Suivi de consommation
- Facteur de puissance
- Mesure tension réseau
- Mesures tension de sortie
Les commandes permettant de réguler le
niveau d’éclairement permettront de réguler à partir
de:
- une référence externe
- une référence interne fixe
- une référence interne sélectionnable
- une mesure par cellule
La sortie référence tension pourra commander un
autre module LUBIO ( Maître - Esclave )
Edition d’un journal de bord des états et des alarmes
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Lubio
Pour une optimisation
de l’éclairage
des Tunnels routiers
et une contribution
à la Sécurité d’exploitation
Optimisation
de la consommation
d’électricité
par l’adaptation
des niveaux de tension
aux niveaux d’éclairement
requis en fonction des
régimes d’exploitation
. Nombre d’usagers
. Vitesse
et des conditions
environnementales
. Atmosphériques
. Pollution
Une pollution
du réseau d’alimentation
minimisée
due à la quasi
absence
d’émission
d’harmoniques
Augmentation
de la durée de vie
des lampes
due à une régulation
précise de la tension
- Au niveau d’éclairement
assigné
- Au changement
progressif et continu
de la tension
lors des demandes
de variation d’éclairement
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Lubio
Commande globale
de l’éclairement du tunnel
à partir d’un réseau numérique
MODBUS
ETHERNET
L’éclairage peut être piloté
à partir du système
d’automatisme
ou de supervision
Marche forcée possible
dans les conditions
exceptionnelles
fumées, pollution...
Par une commande
pleine tension
Différents modes
de commandes et
de régulation
- à partir d’une consigne
de tension externe
- à partir d’une référence interne
et d’une cellule de mesure
- par validation de références
pré-programmées
Pour répondre aux impératifs
de sécurité:
Maintien de l’éclairage
même en cas de défaillance
par un by-pass automatique
intégré
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Lubio
Une solution compacte et innovante
facile à mettre en oeuvre,
à exploiter et à maintenir.
Lubio intègre toutes les fonctions
dans un même appareil:
Régulation de la tension
en fonction de la consigne d’éclairement
Protection des départs
Diagnostic des états du réseau
By-pass...
Installation simplifiée dans
les coffret ou armoires électriques
existantes
Appareil léger
Faible volume
Câblage minimum
Gamme d’accessoires disponible
Utilisable sur tous types de réseau
Monophasé, triphasé
50 - 60 Hz
( y compris en retour de neutre )
Paramètrage des types de régulation
et des modes de fonctionnements
grâce à un outil logiciel performant
et ergonomique exploitable
sur PC portable
Pré-paramètrage possible avant
installation sur site
Aide à la mise en service
par commutateur à clef permettant
d’effectuer les tests de fonctionnement
en tension nominale
et en tension régulée
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Lubio
Une aide efficace à l’exploitation
et à la maintenance
Simplicité de programmation
et de paramètrage
grâce à l’ergonomie de l’outil logiciel
Aide au diagnostic et au dépannage
- Possibilité de simulation en local
- Test des fonctionnalités
- Test des régulations
- Visualisation locale par LED des états
Aide à la maintenance préventive
Mise à disposition d’un journal de bord
permettant de connaître l’état du réseau.
Ce journal est accessible soit:
- en mode local
- en mode distance via le réseau de communication
Le journal donne:
- La mesure des courants de sortie
- La mesure de sortie
- La mesure du facteur de puissance
( état des condensateurs associés aux ballasts)
- Les alarmes par dépassement de seuils
(programmables) sur la mesure de la tension
d’entrée et sur la mesure du courant de sortie
- Toutes les informations sont stockées journellement
- La capacité de stockage est supérieure à 1 an
Une protection améliorée de l’installation
- Respect de la sélectivité
- Auto-protection contre les courts-circuits
- Protection des circuits d’éclairage par la
limitation du courant de court-circuit
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Lubio
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Couvre la gamme de puissance
de 3 à 18 kVA en monophasé
ou en triphasé
Dimensions et masses
- dimensions
H 420 x L 250 x P 162 mm
- masse approximative
3 kVA = 8,2 kg
6 kVA = 10,4 kg
Caractéristiques fonctionnelles
- régulation de la tension d’alimentation
. référence externe
. référence interne
. cellule photoélectrique
. forçage pleine tension
- diagnostic du réseau
- interfaces numériques
. MODBUS
. ETHERNET
- fonction by-pass intégrée
Accessoires
- logiciel de paramètrage
- kit de ventilation
Caractéristiques techniques
- tension d’entrée: 230V +10% -15%
- fréquence 50 / 60 Hz +/- 5 Hz
- tension nominale de sortie réglable
de 210 à 230 V
- tension minimum réglable de 180 à 210 V
- précision de la tension de sortie: +/- 2%
V,
- rendement pleine charge: 98%
- facteur de puissance admissible:<0,5
- surcharge admissible en courant: 1,2 In
- température de fonctionnement:
-25°C à +40°C
- hygrométrie: 95% à 40°C sans condensation
- température de stockage: -25°C à +70°C
- degré de protection standard: IP 21
- conformité aux normes:
. NFC 17200
. EN 55015
. EN 61547
Schneider Electric Industries SA
Direction Commerciale France
89, boulevard Franklin Roosevelt
92506 Rueil-Malmaison cedex
Tél. : +33 (0)1 41 29 82 00
http://www.schneider-electric.fr
En raison de l’évolution des normes et du matériel,
les caractéristiques indiquées par les textes et les images
de ce document ne nous engagent qu’après confirmation
par nos services.
Ce document a été imprimé
sur du papier écologique
Conception, réalisation : Com DMDA, CBJ Créations
Photos : Schneider Electric, Avavian,X
Impression :
RCS Nanterre B 954 503 439
L’éclairage dans les tunnels - Utilisation de LUBIO
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