高速公路隧道照明PCL控制改造與應(yīng)用

陳然

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司 貴州貴陽 550001）

高速公路隧道照明PCL控制改造與應(yīng)用

陳然

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司 貴州貴陽 550001）

針對(duì)高速公路隧道照明PCL控制改造問題進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際案例，提出了相應(yīng)的隧道照明改造方案，其中有隧道照明方案和調(diào)光控制方案。并以某高速公路速隧道照明系統(tǒng)為例，分析PCL控制策略，通過對(duì)隧道每照明系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，可以在很大程度節(jié)省電能，進(jìn)而降低隧道運(yùn)行成本。

高速公路；隧道照明系統(tǒng)；PCL控制改造

進(jìn)入隧道入口，會(huì)出現(xiàn)“黑洞效應(yīng)”，因此對(duì)隧道內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行控制十分重要，科學(xué)控制隧道內(nèi)照明設(shè)備，可以為司乘人員提供一個(gè)良好的行車環(huán)境，進(jìn)而保障車內(nèi)人員的行車安全。隨著新技術(shù)的不斷引入，對(duì)隧道內(nèi)照明系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，進(jìn)而節(jié)省高速公路隧道運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

1 高速公路隧道照明系統(tǒng)改造方案

1.1 隧道照明方案

隧道照明方案的設(shè)計(jì)取決于照明燈具的選擇以及燈具布置情況。隧道內(nèi)的照明不僅要滿足隧道特定環(huán)境下對(duì)光效、光通量、燈具壽命、工作特性、燈具的顯色性以及光色等要求，同時(shí)還要對(duì)隧道節(jié)能、環(huán)保和在汽車所排出煙霧情況下保持良好的照明等要求。伴隨著LED照明技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)下LED光源已經(jīng)具備節(jié)能、長壽命、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此其被廣泛的應(yīng)用在功能性照明中。從當(dāng)下我國高速公路隧道照明中看，對(duì)隧道照明改造大致可以分為兩種：①全部采用LED燈照明的方案；②采用高壓鈉等和LED燈相結(jié)合的方案，基本上采用LED等[1]。

以某高速公路為例，其處于東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。因?yàn)檫@一高速公路所經(jīng)過的車輛大多是柴油車，所以洞口廢氣排放比較嚴(yán)重。夏季，白天日照時(shí)間比較長，亮度較高，因此對(duì)隧道內(nèi)照明系統(tǒng)進(jìn)行改造的過程中，主要采用的是高壓鈉燈和LED燈相結(jié)合的方案。這一方案中的高壓鈉燈具有一定的透霧能力，但由于隧道是一個(gè)十分封閉的空間，不能和外部光環(huán)境進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)車輛進(jìn)入隧道后，LED燈便可以滿足車輛安全行駛的要求，并且可以為駕駛員提供相對(duì)較好的顯色性，駕駛員可以清晰的了解前方的路況，與此同時(shí)，可以使照明得到充分改造，進(jìn)而使成本有所降低。

1.2 調(diào)光控制方案

將LED燈和其他光源進(jìn)行對(duì)比，其具有方便、靈活的實(shí)現(xiàn)無極調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其能夠在保障規(guī)范要求的前提下，還能按照需求進(jìn)行照明的重要手段。某高速公路采用了以電力線載波通訊方式的調(diào)光系統(tǒng)。使用這一系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于只需要利用電線就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，而不需要增加額外的通訊線纜。但因?yàn)樗淼纼?nèi)的供電線路較多，并且大多數(shù)供電線路為三項(xiàng)供電線纜。所以，如果疊加的有載波信號(hào)的電線和通訊距離較近，不同的相間均可以接收到信號(hào)，并且三項(xiàng)電力線之間的限號(hào)損失較大。尤其是電力線上所存在的負(fù)荷較重時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致載波信號(hào)被大大消減。經(jīng)過分析，決定增加一根轉(zhuǎn)為LED燈所用電源供電的2芯單項(xiàng)電線，這樣就能有效解決上訴問題，采用這樣的方式花費(fèi)了較多的人力、物力和財(cái)力，并且還沒能將電力載波通訊優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來[2]。對(duì)此，相關(guān)技術(shù)人員決定在7座隧道內(nèi)采用RS485總線形式調(diào)控控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)在使用過程中不僅拓?fù)漭^為簡潔，并且具備較強(qiáng)的抗干擾能力。表1為照明控制系統(tǒng)工況分類表。

2 案例分析

以某高速公路隧道照明PCL控制改造和應(yīng)用情況為例。

表1 照明控制系統(tǒng)工況分類表

2.1 工程現(xiàn)狀

這一隧道總寬度為10.16m，屬于雙車道單向形式，其中的行車道寬度為7.5m，規(guī)定的行車速度為60m/h，平均每天的車流量為17000～18000輛。這一隧道到目前為止已經(jīng)營運(yùn)了12年，隧道內(nèi)已有的一些照明燈具效率低下，質(zhì)量也不是很高，導(dǎo)致照明效果不夠理想，在日常維護(hù)過程中，所需工作量較大，增加了運(yùn)營成本。

2.2 工程設(shè)計(jì)

2.2.1 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過檢測顯示，隧道為的亮度在L20（S），結(jié)合實(shí)際檢測，隧道外的亮度取值為3000cd/m2。

根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)照明設(shè)備可以滿足安全運(yùn)營需求，并且符合亮度標(biāo)準(zhǔn)的情況下，分別設(shè)置150W、100W、60W的LED燈來代替250W、150W和100W的高壓鈉燈，在使用過程中，需要保持原有的配電系統(tǒng)。

2.2.2 隧道照明PCL改造

定時(shí)控制工作原理，定時(shí)器為減1計(jì)數(shù)，如果程序進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，定時(shí)控制邏輯接通后開始工作。在工作過程中，需要將設(shè)定值寄存器放入SV5中的內(nèi)容裝入經(jīng)過值寄存器EV5中。定時(shí)時(shí)鐘經(jīng)過0.1s，寄存器中內(nèi)容便可以減1計(jì)數(shù)，直到EV5中的數(shù)字為0，這一定時(shí)器中所對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)T將會(huì)閉合，這時(shí)常閉觸點(diǎn)將便會(huì)斷開[3]。在這之后，如果定時(shí)器控制邏輯一直是接通狀態(tài)，則需要保持其觸點(diǎn)，待到所控制的邏輯行斷開為止，這時(shí)的定時(shí)器觸點(diǎn)不動(dòng)，EV5便復(fù)位，直到邏輯行又一次被接通，并且開始重新計(jì)時(shí)。

自動(dòng)電源通斷工作原理：在實(shí)施過程中，可以利用主接點(diǎn)進(jìn)行電路的開閉，并且利用輔助接點(diǎn)將控制回路導(dǎo)通。其中的主接點(diǎn)一般是常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)在一般情況下可能會(huì)有兩對(duì)常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)。引起交流接觸器進(jìn)行動(dòng)作的動(dòng)力源主要是通過帶鐵芯產(chǎn)生的磁場。為了增加磁力的穩(wěn)定性，需要在鐵芯吸合面上增設(shè)短路環(huán)。當(dāng)交流接觸器產(chǎn)生失電現(xiàn)象后，可以靠彈簧進(jìn)行復(fù)位。另外一半屬于活動(dòng)鐵芯，其構(gòu)造和固定鐵芯相似，其作用是將主接點(diǎn)以及輔助接點(diǎn)的閉合切斷。

2.3 隧道照明PCL實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用

當(dāng)照明設(shè)備滿足基本安全通行的基礎(chǔ)上，需要利用PCL自動(dòng)控制技術(shù)，通過這樣的方式控制隧道照明。在白天，將基本以及應(yīng)急設(shè)備開啟，并且增加部分強(qiáng)燈，根據(jù)案例隧道情況，一共開啟590盞。在夜間，將基本照明自動(dòng)關(guān)閉，僅將基本照明和應(yīng)急照明開啟，一共是250盞燈。目前為止，這一高速公路某隧道洞口的亮度為L20（s），其取值為3500cd/m2。對(duì)其進(jìn)行測驗(yàn)，隧道內(nèi)的亮度在3500cd/m2以上。這一條件可以滿足隧道車輛安全行駛，說明方案可行。結(jié)合隧道所在地的四季晝夜長短和運(yùn)行情況，需要對(duì)程序進(jìn)行自行編排，進(jìn)而對(duì)照明線路的開啟進(jìn)行有效控制。講過計(jì)算，改造后的近一個(gè)月，可以節(jié)省1.09萬元/月，那么一年就可以節(jié)省將近12萬元的成本，照明電費(fèi)費(fèi)用下降了27%左右。與此同時(shí)，還使工程師的勞動(dòng)強(qiáng)度被降低，使隧道的0往返得以實(shí)現(xiàn)，隧道運(yùn)營一年，可以節(jié)省燃油費(fèi)1.4萬元。

3 結(jié)束語

對(duì)某高速公路隧道照明PCL改造做出詳細(xì)分析，認(rèn)為實(shí)施科學(xué)改造可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，并解決勞動(dòng)成本。在此基礎(chǔ)上，使隧道的通行能力得到有效提高，在高速公路隧道照明中樹立了良好的榜樣。此外，充分利用信息技術(shù)；通訊技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)可以有效解企業(yè)在告訴過公路隧道管理以道路運(yùn)行過程中存在的問題，進(jìn)而提升高速公路管理水平。

[1]鮑學(xué)俊，呂曉峰，夏倩，史玲娜.基于交通量和洞內(nèi)外亮度的調(diào)光控制系統(tǒng)應(yīng)用——以楚大高速公路九頂山特長隧道為例[J].隧道建設(shè)，2016，02：143～149.

[2]涂耘，王少飛，鄧欣.基于低碳理念的公路隧道綠色照明技術(shù)研究[J].公路隧道，2013，03：10～15.

[3]公海.對(duì)高速公路中隧道照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與優(yōu)化的分析[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2012，03：82～84.

U453.7

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1004-7344（2016）13-0152-02

2016-4-8