電磁感應在楊家灣隧道照明中的節能研究

劉繼偉 陳黎融 王登峰

摘 要：在高速公路隧道照明中，為實現隧道照明控制的智能和節能，本文結合目前隧道照明的控制現狀，設計了基于感應線圈的燈具控制系統，為山區中短隧道群的照明節能研究進行了探索。

關鍵詞：隧道照明；電磁感應；節能研究

如何實現高速公路隧道照明的節能，并能創造良好的視覺環境，從而滿足過往車輛的需要，是高速公路運營管理一直研究的方向。通過對中短隧道照明節能的實踐和研究，我們在確保隧道良好照明的條件下，針對高速公路中短隧道特別是車流量相對較小的山區隧道，設計出了隧道照明電磁感應節能控制系統。本文以秦嶺山區楊家灣隧道照明改造工程為實例，對隧道的照明控制進行了深入的實踐和研究，取得了良好的節能效果。

一、電磁感應概述

該照明控制系統通過在路面上鋪設環形車輛檢測線圈，當檢測到車輛通過時，隧道內的控制設備自動控制燈具的開啟和關閉，從而達到節能的目的。

環形線圈車輛檢測器是一種基于電磁感應原理車輛檢測器，它的傳感器是一個埋在路面下，通有一定工作電流的環形線圈。當車輛通過環形地埋線圈或停在環形地埋線圈上時，車輛自身鐵質切割磁通線，引起線圈回路電感量的變化，檢測器通過檢測該電感量就可以檢測出車輛的存在。

二、工作原理

電磁感應技能控制系統由車輛檢測器、主控制器、照明控制器、照明燈具等幾部分組成；由多匝導線繞制線圈，埋設在隧道入出洞口，通過探測車輛在感應線圈上電感量變化來確定有車輛駛入隧道；當車輛通過感應線圈時，導線圈的電感量發生了一些變化，這個變化被檢測到，通過智能控制器判斷出有車輛，并通過輸出繼電器輸出信號給主控制器，主控制器通過控制總線傳送控制信號，實現對照明燈具的控制。

三、燈具的選用和布設

LED燈可以實現燈具的智能調光；自感應系統使燈具的開啟和關閉相當頻繁（與車流量等量），LED燈具有高效節能和使用壽命長等特點可進一步實現節能，考慮以上因素故選用LED燈具，所有燈具只設一組開關，全亮或全滅。

目前，公路隧道照明應用的LED燈產品良莠不齊，不同廠家的相關參數及配光曲線也不相同，通過比較本系統采用了燈具效率不小于80%，整燈光通量不小于90lm/w燈具的配光曲線，并結合隧道內不同亮度段的照明亮度指標，計算隧道照明采用LED燈的布設方案，隧道燈具設計了入口段，過渡段和出口段共三段。

四、系統的設計與實現

該控制系統在十（堰）天（水）高速公路楊家灣隧道進行了改造實驗，楊家灣隧道位于秦嶺山區，單洞長850米，雙向四車道。通過改造，在隧道入口和出口車道均布設了環形檢測線圈，布設安裝了控制系統。當車輛壓過隧道入口檢測線圈1進入隧道時，照明燈具開啟；當車輛壓過出口檢測線圈2駛離隧道后，照明燈具關閉。

系統各模塊和功能為車輛檢測器：對通過車輛進行檢測，實時上傳車輛占用車道號、過車時間、過車數量、車速等信息。主控制器：接收車輛檢測信息，發送調光控制指令；還可以結合實時時鐘生成時序控制策略，對開啟燈具所需亮度進行調節，達到更好的節能效果。照明控制器：接收控制總線上的調光指令，按照相應驅動LED照明燈具，實現照明控制。

五、節能效果比較分析

經過對該隧道2015年全年用電情況進行統計分析，與2014年同期用電量進行對比，隧道車流量沒有較大的變化，日均在350輛左右，改造完成后，隧道照明開啟時長由原來的每天24小時開啟，減少為日均7.1小時，每天比改造前縮短16.9小時，照明效能節約70.42%。

六、結語

該隧道照明節能控制系統適用于單洞長度在1000米左右，日均車流量在400輛的中短隧道中使用，為解決和控制隧道運營成本、資源合理利用等起到了積極作用，為山區高速中短隧道的照明提供了較好的解決方法，特別是在山區高速公路中短隧道群中應用更能體現其節能效果。

參考文獻：

[1] 李娟.有關城市下穿隧道照明設計的探討[J].城市建設理論研究，2012（11）.

[2] 宋白樺，李鴻，賀科學.公路隧道照明的研究現狀和發展趨勢[J].湖南交通科技，2005（3）.

作者簡介：劉繼偉，工程師，自動控制專業。