劉繼偉 陳黎融 王登峰

摘 要：在高速公路隧道照明中，為實(shí)現(xiàn)隧道照明控制的智能和節(jié)能，本文結(jié)合目前隧道照明的控制現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于感應(yīng)線(xiàn)圈的燈具控制系統(tǒng)，為山區(qū)中短隧道群的照明節(jié)能研究進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：隧道照明；電磁感應(yīng)；節(jié)能研究

如何實(shí)現(xiàn)高速公路隧道照明的節(jié)能，并能創(chuàng)造良好的視覺(jué)環(huán)境，從而滿(mǎn)足過(guò)往車(chē)輛的需要，是高速公路運(yùn)營(yíng)管理一直研究的方向。通過(guò)對(duì)中短隧道照明節(jié)能的實(shí)踐和研究，我們?cè)诖_保隧道良好照明的條件下，針對(duì)高速公路中短隧道特別是車(chē)流量相對(duì)較小的山區(qū)隧道，設(shè)計(jì)出了隧道照明電磁感應(yīng)節(jié)能控制系統(tǒng)。本文以秦嶺山區(qū)楊家灣隧道照明改造工程為實(shí)例，對(duì)隧道的照明控制進(jìn)行了深入的實(shí)踐和研究，取得了良好的節(jié)能效果。

一、電磁感應(yīng)概述

該照明控制系統(tǒng)通過(guò)在路面上鋪設(shè)環(huán)形車(chē)輛檢測(cè)線(xiàn)圈，當(dāng)檢測(cè)到車(chē)輛通過(guò)時(shí)，隧道內(nèi)的控制設(shè)備自動(dòng)控制燈具的開(kāi)啟和關(guān)閉，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器是一種基于電磁感應(yīng)原理車(chē)輛檢測(cè)器，它的傳感器是一個(gè)埋在路面下，通有一定工作電流的環(huán)形線(xiàn)圈。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)環(huán)形地埋線(xiàn)圈或停在環(huán)形地埋線(xiàn)圈上時(shí)，車(chē)輛自身鐵質(zhì)切割磁通線(xiàn)，引起線(xiàn)圈回路電感量的變化，檢測(cè)器通過(guò)檢測(cè)該電感量就可以檢測(cè)出車(chē)輛的存在。

二、工作原理

電磁感應(yīng)技能控制系統(tǒng)由車(chē)輛檢測(cè)器、主控制器、照明控制器、照明燈具等幾部分組成；由多匝導(dǎo)線(xiàn)繞制線(xiàn)圈，埋設(shè)在隧道入出洞口，通過(guò)探測(cè)車(chē)輛在感應(yīng)線(xiàn)圈上電感量變化來(lái)確定有車(chē)輛駛?cè)胨淼溃划?dāng)車(chē)輛通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)圈的電感量發(fā)生了一些變化，這個(gè)變化被檢測(cè)到，通過(guò)智能控制器判斷出有車(chē)輛，并通過(guò)輸出繼電器輸出信號(hào)給主控制器，主控制器通過(guò)控制總線(xiàn)傳送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明燈具的控制。

三、燈具的選用和布設(shè)

LED燈可以實(shí)現(xiàn)燈具的智能調(diào)光；自感應(yīng)系統(tǒng)使燈具的開(kāi)啟和關(guān)閉相當(dāng)頻繁（與車(chē)流量等量），LED燈具有高效節(jié)能和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能，考慮以上因素故選用LED燈具，所有燈具只設(shè)一組開(kāi)關(guān)，全亮或全滅。

目前，公路隧道照明應(yīng)用的LED燈產(chǎn)品良莠不齊，不同廠(chǎng)家的相關(guān)參數(shù)及配光曲線(xiàn)也不相同，通過(guò)比較本系統(tǒng)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(xiàn)，并結(jié)合隧道內(nèi)不同亮度段的照明亮度指標(biāo)，計(jì)算隧道照明采用LED燈的布設(shè)方案，隧道燈具設(shè)計(jì)了入口段，過(guò)渡段和出口段共三段。

四、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該控制系統(tǒng)在十（堰）天（水）高速公路楊家灣隧道進(jìn)行了改造實(shí)驗(yàn)，楊家灣隧道位于秦嶺山區(qū)，單洞長(zhǎng)850米，雙向四車(chē)道。通過(guò)改造，在隧道入口和出口車(chē)道均布設(shè)了環(huán)形檢測(cè)線(xiàn)圈，布設(shè)安裝了控制系統(tǒng)。當(dāng)車(chē)輛壓過(guò)隧道入口檢測(cè)線(xiàn)圈1進(jìn)入隧道時(shí)，照明燈具開(kāi)啟；當(dāng)車(chē)輛壓過(guò)出口檢測(cè)線(xiàn)圈2駛離隧道后，照明燈具關(guān)閉。

系統(tǒng)各模塊和功能為車(chē)輛檢測(cè)器：對(duì)通過(guò)車(chē)輛進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)上傳車(chē)輛占用車(chē)道號(hào)、過(guò)車(chē)時(shí)間、過(guò)車(chē)數(shù)量、車(chē)速等信息。主控制器：接收車(chē)輛檢測(cè)信息，發(fā)送調(diào)光控制指令；還可以結(jié)合實(shí)時(shí)時(shí)鐘生成時(shí)序控制策略，對(duì)開(kāi)啟燈具所需亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到更好的節(jié)能效果。照明控制器：接收控制總線(xiàn)上的調(diào)光指令，按照相應(yīng)驅(qū)動(dòng)LED照明燈具，實(shí)現(xiàn)照明控制。

五、節(jié)能效果比較分析

經(jīng)過(guò)對(duì)該隧道2015年全年用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，與2014年同期用電量進(jìn)行對(duì)比，隧道車(chē)流量沒(méi)有較大的變化，日均在350輛左右，改造完成后，隧道照明開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)由原來(lái)的每天24小時(shí)開(kāi)啟，減少為日均7.1小時(shí)，每天比改造前縮短16.9小時(shí)，照明效能節(jié)約70.42%。

六、結(jié)語(yǔ)

該隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)適用于單洞長(zhǎng)度在1000米左右，日均車(chē)流量在400輛的中短隧道中使用，為解決和控制隧道運(yùn)營(yíng)成本、資源合理利用等起到了積極作用，為山區(qū)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(qū)高速公路中短隧道群中應(yīng)用更能體現(xiàn)其節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉繼偉，工程師，自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)。