基于照明節(jié)能的高速公路照明系統(tǒng)

左霖杰

摘要：近年來，我國高速公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，這也使人們對(duì)高速公路安全性有了更高的要求。由于駕駛員在光線昏暗的條件下進(jìn)行駕駛會(huì)使安全風(fēng)險(xiǎn)大大增加，因此必須要確保高速公路有足夠的照明，以此保障高速公路的通車安全。同時(shí)，由于人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，這也使高速公路在具備足夠照明的同時(shí)，還要具備較高的節(jié)能效果。因此，本文便對(duì)基于照明節(jié)能的高速公路照明系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，以期能夠提高高速公路照明系統(tǒng)的照明水平及節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】照明節(jié)能 高速公路 照明系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國越來越重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這也使節(jié)能技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。節(jié)能技術(shù)的出現(xiàn)，有效緩解了資源緊缺壓力，提高了能源利用效率。在高速公路建設(shè)中，照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性的高低，不僅直接影響到整個(gè)高速公路的照明與節(jié)能效果，同時(shí)還關(guān)系到駕駛員的行車安全。因此，在對(duì)高速公路照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要在確保照明效果的基礎(chǔ)上，最大限度的提高節(jié)能效果，只有這樣，才能提高高速公路的使用價(jià)值。

1 基于照明節(jié)能的高速公路照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)

1.1 高速公路照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)

眾所周知，在許多高速公路中都有著大量的隧道，一旦這些隧道的長度超過100米，就必須要安裝照明系統(tǒng)，這也是確保高速公路行車安全的重要前提。由于駕駛員在高速公路中進(jìn)出隧道時(shí)會(huì)產(chǎn)生暗適應(yīng)與亮適應(yīng)兩個(gè)視覺過渡階段，如果照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不夠合理，勢(shì)必會(huì)使駕駛員在視覺過渡時(shí)難以看清前方，進(jìn)而引發(fā)交通事故。因此，在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，必須要根據(jù)駕駛員的視覺過渡特點(diǎn)來分階段的對(duì)隧道進(jìn)行劃分，并根據(jù)不同階段來制定幾種照明方案，包括隧道出入口及中間部分，此外，當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，為了使駕駛員能夠看清隧道內(nèi)的事物，還要設(shè)置應(yīng)急照明系統(tǒng)，同時(shí)在要進(jìn)行視覺過渡時(shí)，利用引導(dǎo)照明路段來幫助駕駛員進(jìn)行視覺過渡。

1.2 燈具及光源的采用與選擇

在高速公路照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，燈具及光源的采用是非常重要的，其直接關(guān)系到照明與節(jié)能效果，應(yīng)根據(jù)燈具的使用壽命、發(fā)光顏色及采購成本來進(jìn)行科學(xué)選擇，同時(shí)，還要確保燈具在使用過程中具備較高的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，我國在高速公路照明系統(tǒng)中主要采用低壓或高壓鈉燈、白熾燈及熒光燈等，雖然照明效果有所保證，但節(jié)能效果卻并不出色，因此我國急需在高速公路照明系統(tǒng)中采用更加節(jié)能、高效的燈具及光源。

1.3 高速公路照明系統(tǒng)的照明節(jié)能控制方法

高速公路在應(yīng)用照明系統(tǒng)過程中，主要的節(jié)能控制方法是在布設(shè)高壓氣體燈的同時(shí)，利用高反光材料來提高光線反射效果，以確保照明效果達(dá)標(biāo)的同時(shí)，減少燈具數(shù)量的布置。此外，還可通過縮短照明線路的布設(shè)長度，對(duì)配電房進(jìn)行合理布置等手段來達(dá)到節(jié)能目的。在節(jié)能控制方法上，主要分為自動(dòng)控制與人工控制兩種方法。

2 實(shí)現(xiàn)高速公路照明系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵及原理

2.1 基于照明節(jié)能的高速公路照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵

在對(duì)基于照明節(jié)能的高速公路照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其關(guān)鍵在于幫助駕駛員更快的適應(yīng)高速公路的光線明暗變化，當(dāng)駕駛員進(jìn)入隧道時(shí)，視覺上會(huì)有一個(gè)暗適應(yīng)的過程，而在出隧道時(shí)，則會(huì)有一個(gè)亮適應(yīng)的過程。因此在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)駕駛員的暗適應(yīng)和亮適應(yīng)時(shí)間，并結(jié)合光線在發(fā)生變化時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)度比值來調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度，最大限度的降低光線變化前后的強(qiáng)度比值，并通過引導(dǎo)照明路段來盡可能的縮短駕駛員的視覺過渡時(shí)間。

2.2 基于照明節(jié)能的高速公路照明系統(tǒng)控制原理

在對(duì)高速公路照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要盡可能的縮短駕駛員的視覺過渡時(shí)間以外，還要滿足以下兩個(gè)要求，其一是對(duì)高速公路的照明需求進(jìn)行計(jì)算，以確保實(shí)際照明能夠滿足照明需求，實(shí)現(xiàn)照明效果的最優(yōu)化；其二是對(duì)照明輸出進(jìn)行控制，保證照明輸出足夠的前提下，盡最大努力減少照明輸出所產(chǎn)生的能耗，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的最優(yōu)化。在計(jì)算照明需求時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧最小能源消耗與最優(yōu)照明效果兩個(gè)基本原則，并根據(jù)照明控制過程中的關(guān)鍵要素來計(jì)算光照需求。在計(jì)算出高速公路不同階段的光照需求量以后，還應(yīng)根據(jù)得到的光照需求量來進(jìn)行光照輸出控制，以確保實(shí)際光照能夠滿足光照需求，并通過數(shù)據(jù)來對(duì)光線亮度進(jìn)行直觀表示，通過動(dòng)態(tài)調(diào)光處理來達(dá)到控制光照度的目的。

3 高速公路照明系統(tǒng)的照明節(jié)能方案

3.1 LED技術(shù)在高速公路照明系統(tǒng)中的應(yīng)用

LED技術(shù)作為照明系統(tǒng)的一項(xiàng)新興技術(shù)之一，其在許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。LED技術(shù)的節(jié)能效果非常強(qiáng)，并且具備無污染與高照明輸出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，通過對(duì)LED燈具的色度及光度進(jìn)行調(diào)節(jié)，還能使LED燈具發(fā)出不同顏色的光源，并且LED燈具的發(fā)熱量非常低，這使得LED燈具往往具備很長的使用壽命。正是由于LED技術(shù)所具備的這些應(yīng)用特點(diǎn)，使其能夠有效滿足高速公路照明系統(tǒng)的應(yīng)用要求，在不久的將來，LED技術(shù)必將被廣泛應(yīng)用于高速公路的照明系統(tǒng)中。

3.2 白光LED在高速公路照明系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

在LED技術(shù)中，白光LED是其基本技術(shù)之一，現(xiàn)階段我國非常重視白光LED燈具的研究，并已經(jīng)取得了一系列較為喜人的成果。現(xiàn)階段，我國所生產(chǎn)的LED燈具，每年超過200億個(gè)，白光LED燈具也達(dá)到每年幾十億個(gè)，如果將LED燈具應(yīng)用到高速公路照明系統(tǒng)中，勢(shì)必會(huì)大幅節(jié)約電能消耗。雖然白光LED燈具相比于其他燈具來說，在采購成本上要更高，但其自身所具備的照明與節(jié)能效果卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他燈具，因此，將白光LED燈具應(yīng)用到高速公路照明系統(tǒng)中，其發(fā)展前景是非常廣闊的。

3.3 高速公路照明系統(tǒng)中白光LED的調(diào)光方法

在高速公路照明系統(tǒng)中，對(duì)白光LED的調(diào)光方法有兩種，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行選擇，第一種調(diào)光方法是單燈粒調(diào)節(jié)，第二種則是區(qū)域性或整體性的光線調(diào)節(jié)，利用這兩種調(diào)節(jié)方法，能夠有效滿足照明系統(tǒng)的照明與節(jié)能要求。在應(yīng)用單燈粒調(diào)節(jié)方法時(shí)，主要是對(duì)直流電源進(jìn)行控制，可采用鎮(zhèn)流控制器器、電流型或電壓型DC控制器或APFC控制器來調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度，以達(dá)到控制燈粒亮度的目的。在進(jìn)行區(qū)域或整體光線調(diào)節(jié)時(shí)，可采用一個(gè)大功率的電源與各個(gè)燈粒進(jìn)行連接，并對(duì)電源中的電壓及電流進(jìn)行控制，以達(dá)到調(diào)節(jié)光線亮度的目的。對(duì)于高速公路的隧道來說，在駕駛員出入隧道時(shí)，會(huì)對(duì)燈具的光度有較高的要求，因此需要在出入口兩側(cè)采取集中調(diào)光方法來進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)約能源、降低成本的目的。

4 結(jié)語

總而言之，LED技術(shù)的出現(xiàn)，為高速公路照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)提供了可靠的技術(shù)支持，在將LED技術(shù)應(yīng)用于照明系統(tǒng)時(shí)，必須要結(jié)合高速公路的照明需求與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能達(dá)到最佳的照明節(jié)能效果。

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