關(guān)于高海拔隧道照明系統(tǒng)的研究

杜超 易應(yīng)寬 羅永明

摘 要：根據(jù)傳統(tǒng)文獻(xiàn)和研究給出的隧道照明系統(tǒng)，和高海拔地區(qū)的光照度差別很大，按照傳統(tǒng)理論，很容易損壞燈具，本文在畢威高速隧道照明中提出的新方法，有效的解決了高原高海拔地區(qū)的隧道照明中因為控制方法的不恰當(dāng)引起的燈具損壞和光環(huán)境不適應(yīng)感。

關(guān)鍵詞：高海拔；隧道照明；光照度

中圖分類號： U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-85-2

1 概述

在高速公路上進(jìn)行高速行駛的過程中，由于人眼構(gòu)造的原因，突發(fā)的進(jìn)入亮度發(fā)生突變的地方（譬如隧道），會產(chǎn)生系列的視覺問題，高速公路隧道照明視覺現(xiàn)象會有以下特點：

①“黑洞”效應(yīng)：白天，當(dāng)汽車行駛進(jìn)入亮度不是很高的隧道入口時，因為隧道內(nèi)外亮度差異很大，使人產(chǎn)生一種進(jìn)入深淵的感覺。為了避免這種“黑洞”感，加強(qiáng)隧道洞口處的亮度，使得洞內(nèi)外的亮度差異比較小。

②“白洞”效應(yīng)：白天，當(dāng)汽車行駛進(jìn)入亮度不是很高的隧道除口時，因為洞外亮度很高，使得在視覺里感覺洞外形成一個白色洞穴，這會使得司乘人員有著強(qiáng)烈的眩光感，使得司乘人員無法辨別車前方的狀況，容易發(fā)生交通事故。

由上可知，提高隧道出口過渡段的照明亮度也是必要的，且出口過渡段應(yīng)在40m以上，照度不得低于500Lx。在晚上行駛中，因為和白天情況恰恰相反，隧道出口處正好形成“黑洞”感，司乘人員無法辨別洞外道路前方的情況。為此，適當(dāng)?shù)慕档统隹谔幍倪^渡段的照明亮度且應(yīng)該比隧道內(nèi)基本段照明亮度要低一些，以使司乘人員的眼睛得到緩解。這就要求在控制過程中，每當(dāng)黑夜來臨時，關(guān)掉一部分隧道出口的照明，達(dá)到降低亮度的目的。

另外，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，根據(jù)消防管理規(guī)定，照明系統(tǒng)必須全部開啟，以有利于消防人員和救援人員處理現(xiàn)場情況；當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生交通事故時，事故發(fā)生地點的照明必須達(dá)到最好，為駕駛?cè)藛T和救護(hù)人員提供良好的照明環(huán)境，避免擴(kuò)大事故；因火災(zāi)、事故或其他原因使用人行或車行橫洞時，橫洞燈具自動亮起。

分段時序控制方式是根據(jù)季節(jié)的不同和一天中不同的時段來改變照明回路 運(yùn)行狀態(tài)的方式，并對隧道內(nèi)發(fā)生事故或火災(zāi)的情況也做出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，雖然對一天內(nèi)不同照明回路的工作狀況作了更細(xì)致的分工，但由于不能考慮到不同的天氣狀況帶來的影響，不能對隧道內(nèi)外的光強(qiáng)值進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和分析，因此這種控制方式算法簡單，在使用中缺乏準(zhǔn)確性和精確性。如果它和人工手動控制這種方案相結(jié)合，可以達(dá)到理想的控制效果。雖然分段時序控制有一些不足，它仍然是當(dāng)今使用最廣泛的一種控制方式。

2 智能照明調(diào)光控制算法

算法原理：根據(jù)洞內(nèi)外的亮度建立響應(yīng)的洞內(nèi)需求曲線，通過對需求曲線處理對相應(yīng)的燈具采取控制手段，使得隧道內(nèi)的整個照明區(qū)域平穩(wěn)光滑，同時快速響應(yīng)跟蹤照明需求曲線，在取得節(jié)能的同時取得良好的照明效果，同時響應(yīng)第二套備用方案，在隧道內(nèi)外照度傳感器損壞時，啟動分段時序控制方案。

傳統(tǒng)的隧道照明為實現(xiàn)照明的舒適性，按晴天、云天、陰天、重陰天加強(qiáng)照明和過渡段基本照明、過渡段基本應(yīng)急照明六種模式控制，但是在高海拔地區(qū)的隧道，其洞外的光照度極強(qiáng)，和平原地區(qū)的差別非常大，特別在貴州畢節(jié)地區(qū)，天空的照度變化非常大，其變化速度非?？?，會突然出現(xiàn)照度從晴天變成陰天，要馬上轉(zhuǎn)為晴天的情況。

在畢威高速的旱蓮花隧道，我們根據(jù)當(dāng)?shù)毓庹斩群颓缣?、云天、陰天、重陰天加?qiáng)照明和過渡段基本照明、過渡段基本應(yīng)急照明進(jìn)行對比，貴州屋脊的畢威高速的晴天、陰天、云天、重陰天和我們許多地方的差別很大。并且在實際的觀察中，我們發(fā)現(xiàn)由于地處高原，風(fēng)云變化迅速，頻率很高的切換燈具的開關(guān)對燈具的損壞非常大，很容易引起燈具的電源燒毀。

因此我們迫切的要求解決燈具損壞的方法，并提出一種延遲燈具使用壽命的方法。

根據(jù)資料，我們將天氣情況按照照度區(qū)間進(jìn)行劃分，如表1。

但是 在畢威高速旱蓮花隧道實際測試中，我們用照度儀對20分鐘情況進(jìn)行采樣，一分鐘一次，得到如下數(shù)據(jù)，如表2。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，貴陽畢節(jié)的地區(qū)的天氣變化迅速，照度變化很快，并且照度跨度非常大，根據(jù)上述情況，我們在編制程序的過程中，并非一味的加強(qiáng)洞內(nèi)外照度的照度的一致性，而是增加照度預(yù)期的判斷，通過數(shù)據(jù)的預(yù)處理，取得良好效果。程序流程圖如下：

在畢威高速通車兩年內(nèi)，照明效果非常好，燈具損耗率比較低，有利的保證了業(yè)主和施工單位的利益。

參 考 文 獻(xiàn)

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