關于高速公路隧道照明系統(tǒng)的燈具選型和節(jié)能設計

齊建磊

摘 要：高速公路是交通運輸網(wǎng)絡中的重要組成部分，由于高速公路隧道照明不分晝夜，電光照明費用較高，因此節(jié)能設計在隧道照明系統(tǒng)中顯得尤為重要。必須科學地設計隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟合理。

關鍵詞：公路隧道;照明系統(tǒng);節(jié)能

引言

高速公路隧道照明是為了把必要的視覺信息傳遞給駕駛員，防止因視覺信息不足而出現(xiàn)交通事故，從而提高行車的安全性和舒適性。與其他的道路照明相比，隧道照明的特點是白天也需要照明，而且白天照明比也加照明問題更加復雜。駕駛員駕車接近、進入并通過隧道的過程中，其視覺會遇到一系列特殊問題，如黑洞現(xiàn)象、白洞現(xiàn)象和使用之后現(xiàn)象。消除上述視覺問題的辦法是對隧道進行電光照明。因此隧道照明的節(jié)能設計，對高速公路日常運營的管理工作中費用節(jié)約會顯著明顯。

1駕乘人員接近、進入并通過隧道的過程中，遇見的問題

1.1進入隧道前的視覺問題（白天）

由于隧道內(nèi)、外的亮度差別極大，所以從隧道外部看照明不充分的隧道入口時，會看到長隧道的黑洞現(xiàn)象與短隧道的黑框現(xiàn)象。

1.2進入隧道后立即出現(xiàn)的視覺問題（白天）

汽車由明亮的外部進入即使不太暗的隧道以后，駕駛員的眼睛要經(jīng)過一段時間才能看清隧道內(nèi)部的情況，稱之為“適應滯后現(xiàn)象”。這是由于環(huán)境亮度急劇變化，人的視覺不能迅速適應所致。

1.3 隧道內(nèi)部的視覺問題（白天、夜間）

白天，汽車穿過較長的隧道而接近出口時，由于出口外部亮度較高，出口看上去是個亮洞，駕駛員的視覺出現(xiàn)較強的眩光，因而視覺產(chǎn)生不舒服的感覺;

夜間與白天正好相反，隧道出口看上去是黑洞而不是亮洞，造成分辨外部道路的線形及障礙困難。

2高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能設計工作的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1目前國內(nèi)隧道燈具采用的多為白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈、無極燈等光帶窄、配光質(zhì)量差、能耗高、質(zhì)量差、壽命短等燈具。

針對此情況，在新建高速公路隧道照明系統(tǒng)和近幾年改造項目中燈具選型上實施革新，已采用性能好、控制簡單、成本低廉、易于維護、結(jié)構(gòu)簡單的LED燈具，LED燈具的選型上，光效均大于等于120Lm/W。

2.2 隧道照明系統(tǒng)調(diào)光目前采用回路控制

隧道照明控制分為本地手動、遠程自動控制兩種方式，可以按晴天、陰天、云天、重陰天、夜間不同情況，結(jié)合交通量變化、洞內(nèi)外亮度變化進行分級控制，對照明回路的控制通過隧道內(nèi)現(xiàn)有ACU區(qū)域控制器實現(xiàn)，交通量、洞內(nèi)外亮度數(shù)據(jù)采集由隧道群現(xiàn)有交通量檢測器、洞內(nèi)外亮度檢測器實現(xiàn)。

3隧道照明新型燈具選型設計

隧道照明設計需按照《公路隧道設計規(guī)范 第二冊 交通工程與附屬設施》（JTG D70/2-2014）和《公路隧道照明設計細則》（JTG/T D70/2-01-2014）的相關規(guī)定要求設計，還應考慮隧道附近的環(huán)境、隧道狀況、交通狀況、附屬設備狀況和維護管理狀況。

隧道照明應使用隧道專用燈具，隧道照明燈具的配光參數(shù)應能滿足隧道照明計算需要，燈具光學性能應提供第三方認證報告，防護等級不低于IP65。隧道照明的光源應滿足在隧道特定環(huán)境下的光效、光通量、壽命及工作特性，還應滿足在汽車排煙形成的煙霧中有良好能見度的需要。

（1）隧道照明的光源宜選擇效率高、透霧性能較好的光源;

（2）短隧道、柴油車較少的城鎮(zhèn)附近隧道、應急停車帶、行人橫通道行車橫通道可選用顯色指數(shù)較高的光源;

（3）光源的使用壽命應不小于10000h。

目前，應用在隧道照明中的光源有高壓鈉燈、低壓鈉燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、電磁感應燈，以及最新的LED燈。其中，高壓鈉燈具有較強的透霧能力，而且黃色光譜很少吸引飛蟲，這對隧道夜間行車極為適宜，熒光燈有很好的顯色性，能進行無極調(diào)光，是一種很好的節(jié)能光源。這兩種光源的工程應用效果好實踐經(jīng)驗多。目前LED燈作為新型光源在隧道中得到應用較多。

4隧道照明系統(tǒng)的調(diào)光系統(tǒng)設計

通過洞內(nèi)及洞外亮度檢測器檢測到的數(shù)值及時調(diào)整照明供電回路的電流及電壓，從而達到調(diào)整照明燈具運行功率的效果。

4.1調(diào)光系統(tǒng)采用無極調(diào)光控制系統(tǒng)，無極調(diào)光控制器將接收到的洞內(nèi)、外亮度，車流量參數(shù)進行數(shù)據(jù)處理，輸出DC0～10V的模擬控制信號，接入到每套燈具的無極調(diào)光接口。每個調(diào)光控制器至少包含四個輸出控制回路。其中，0V對應100%的LED燈具亮度，10V對應0%的LED燈具亮度，可以實現(xiàn)LED燈具0%～100%亮度無極調(diào)節(jié)。

4.2加強照明控制要求根據(jù)洞外亮度進行自動跟蹤控制，控制原則：

（1）洞外光強越強（越亮），洞內(nèi)照明功率越大（控制器輸出直流模擬電壓越小），即洞內(nèi)照明亮度也越強，反之亦然;

（2）控制器根據(jù)洞外亮度進行自動跟蹤控制時，其對應的軟件亮度等級（輸出直流電

壓等級）的大小可根據(jù)實際情況進行現(xiàn)場調(diào)節(jié);

（3）燈具在夜間退出調(diào)光后能斷開供電回路以提高燈具壽命和節(jié)約電能;

4.3調(diào)光系統(tǒng)能夠與隧道管理所進行通訊，隧道管理所能夠隨時設置亮度控制系統(tǒng)的相關參數(shù)。

4.4調(diào)光系統(tǒng)的亮度控制等級為256級，實時、精細化調(diào)光，調(diào)節(jié)洞內(nèi)照明亮度時，應考慮適當?shù)臅r間延遲，以避免在臨界狀態(tài)下過于頻繁的轉(zhuǎn)換，延遲時間取5～10min為宜。

4.5調(diào)光系統(tǒng)具有手動和自動兩種調(diào)節(jié)方式，當無級調(diào)光控制器發(fā)生故障時，LED燈全部開啟到最大程度。

4.6隧道調(diào)光控制系統(tǒng)軟件能實現(xiàn)對所管轄所有隧道的實時監(jiān)控與管理，并為后續(xù)隧道改造調(diào)光系統(tǒng)預留條件，具體內(nèi)容包括：隧道照明當前實時工作狀況顯示并可查詢;故障報警指示和聲光報警功能;操作提示信息以及系統(tǒng)配置、授時、照明參數(shù)讀取與設置;電能耗與洞外亮度值查詢;工作記錄查詢（包括實時的調(diào)光參數(shù)的變化曲線圖）;日志查詢;故障與故障處理記錄;解除故障和退出等功能。

結(jié)束語

總之，通過高速公路隧道照明光源的選擇和控制系統(tǒng)開展研究，使用LED燈為國家高速公路隧道照明節(jié)能提供了切實可行的技術與控制手段，使用LED進行高速公路隧道照明時節(jié)能效益較為突出，降低了運營成本，希望能夠為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

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