高速公路隧道照明智能控制系統的研究

曹偉星

（福建省高速公路監控中心馬尾分中心）

高速公路隧道照明智能控制系統的研究

曹偉星

（福建省高速公路監控中心馬尾分中心）

在“7918”國家高速公路網規劃和鼓勵、支持中西部發展的政策機遇下，公路隧道數量保持著高速增加的趨勢姿態。通過公路隧道的車輛車速較快，視野內光亮度變化強烈，且車輛密度大，加之隧道內車輛排放尾氣等問題影響，嚴重威脅著行車安全。平衡隧道內照明亮度和公路隧道運行成本之間的關系，成為隧道照明控制研究的關鍵點。由于公路隧道特殊的管狀結構決定了隧道內外亮度相差懸殊，車輛通過隧道時有“暗適應”、“亮適應”、“適應性滯后”等問題。設計時都是按最大亮度需求考慮，因此隧道普遍存在過度照明，電能浪費巨大高達50～90％。比如在隧道較多的省份如廣西、福建、江西等，隧道照明系統的設置成為了耗資巨大的系統工程，而隧道的智能控制系統的節能設置能節約運營成本。通過“文獻調研、理論分析、實驗分析”等手段，結合國內隧道照明技術的發展現狀和未來發展趨勢，系統地解決照明智能控制系統的問題。并基于現狀和存在的問題，提出一些關于隧道照明智能控制系統的整改措施。

高速公路；隧道；照明；節能；安全；智能控制

1　隧道照明電能節能控制低效的主要因素

（1）洞外亮度大范圍變化而洞內亮度相對固定隧道的智能控制系統設置時，其亮度往往是按照夏季中午最亮時作為默認計算值，沒有考慮維護系數，特別是洞外的亮度隨著季節、氣候、時間而時刻變化，洞外連續而相對規律的亮度變化沒有被考慮在內，主要是系統控制不穩定，以及能源的浪費，而采用晴天分級系統和亮度曲線調節系統能夠有效控制電能的浪費，同時通過分析隧道智能控制能耗比值曲線可以求出浪費的電能和實際的電能需求，目前大多數隧道照明控制系統的耗能都是電能需求的兩倍以上。當采用四級調光的LED燈時可以節約40％的電能，這是隧道照明智能控制系統節能照明的目標。

（2）燈具功率規格少，隧道照明燈具功率規格少是不爭的事實，隧道照明的標準值在行業標準中有具體規定的，若照度大幅超過行業標準水平則屬于過度照明，隧道高速公路照明燈往往只需采用30～120W的燈具，燈具功率的配備并不成熟，比如單側亮度控制不夠、雙側出現過度照明屢見不鮮。而選用LED燈具、其設計功率一般在30～70W之間，但依舊存在過度照明，若采用智能無極控制可有效的避免過度控制，達到節能的效果。

（3）由于社會發展的需要，經濟落后人員稀少的地區也通上的高速公路。這種地區的高速公路往往隧道眾多且大多都是長隧道，車流量非常的少，尤其是晚上基本沒有車。如果按傳統的開燈方式會造成巨大的電能浪費。浪費率達到95％以上。如果能通過車流量檢測配合開燈模式，大大的減少不必要的電能浪費達到節能的目的。

2　隧道智能照明控制方式

（1）傳統型控制系統作為隧道照明控制的開端，其工作方式是通過安裝在照明控制系統配電回路中接觸器來控制照明。

（2）分時段照明智能控制方式分時段照明控制方式吸納了傳統照明控制方式，具有節約電能、靈活多變的特點，通過預先設置好的時間程序，目前我國隧道智能照明設計主要是分時段照明控制模式，設計依據是四季和全天的光照強度的不同經驗式的劃分時段。其控制方式邏輯簡單且易于集中管理而獲得了業內的一致好評。

（3）綜合智能自動化控制模式超長隧道的照明系統不僅要滿足行車的視覺亮度，更是要給人視覺享受，創造出豐富的視覺空間，而傳統的智能照明控制系統無法滿足長隧道“安全、多樣化、節能、高效”的需求，全智能自動化控制模式方式呼之欲出，其實也就是在傳統智能控制模式上效能的提升。

3　如何提升隧道智能控制系統的效能

①針對大型隧道和隧道群設置環境檢測設備、車流量車速檢測設備，獲取相應的數據。②把握主流的隧道空間照明控制系統的設計思想和照明控制方式，結合隧道空間特點，打造新型的隧道照明智能控制系統設計。③通過對隧道內視覺模糊的光環境研究，建立視覺網絡分析模型，在實驗室中通過視覺仿真工具設計出與隧道現狀相符的光源亮度控制系統，采用模糊控制技術對隧道照明人工光環境進行分析研究，得出的實驗結果才能真正實現全智能照明控制系統兼顧對行車視覺各個波段、亮度的照明需求。

圖1　

綜上所述，綜合智能照明控制方式結合了現代照明控制設計的思想和隧道節能照明技術，通過測量相關的環境參數結合國家相關的照明規范，通過相關模擬軟件，實現隧道的全智能照明控制。技術的發展完善，需要綜合考慮到隧道的照明節能系統的設計和隧道流動性的空間特點，綜合考慮隧道照明的車流量、天氣狀況、行車速度等影響因素，設計出一個安全、舒適的隧道照明空間并最大限度的減少電能和人力的浪費。

4　本課題的特色與創新之處

（1）運用行車時人的光感合理科學的選擇燈具和燈具的布置。

（2）結合隧道的空間特點布置合理科學的布置光傳感器。

（3）摒棄的傳統時序控制照明，運用環境條件實時控制照度更科學、安全、經濟。

5　結束語

本系統已在福建高速馬尾隧道啟用，目前運行穩定達到預期效果.隨著高速公路里程的不斷增長，車輛數的不斷增加。傳統的隧道照明控制被智能控制系統取代是必然的趨勢

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2015-7-4