關于高速公路隧道照明系統的燈具選型和節能設計

齊建磊

摘 要：高速公路是交通運輸網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，因此節能設計在隧道照明系統中顯得尤為重要。必須科學地設計隧道的照明系統，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統安全可靠，經濟合理。

關鍵詞：公路隧道;照明系統;節能

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，如黑洞現象、白洞現象和使用之后現象。消除上述視覺問題的辦法是對隧道進行電光照明。因此隧道照明的節能設計，對高速公路日常運營的管理工作中費用節約會顯著明顯。

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、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象與短隧道的黑框現象。

1.2進入隧道后立即出現的視覺問題（白天）

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

1.3 隧道內部的視覺問題（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，駕駛員的視覺出現較強的眩光，因而視覺產生不舒服的感覺;

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節能設計工作的發展現狀

2.1目前國內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、配光質量差、能耗高、質量差、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、結構簡單的LED燈具，LED燈具的選型上，光效均大于等于120Lm/W。

2.2 隧道照明系統調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，結合交通量變化、洞內外亮度變化進行分級控制，對照明回路的控制通過隧道內現有ACU區域控制器實現，交通量、洞內外亮度數據采集由隧道群現有交通量檢測器、洞內外亮度檢測器實現。

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）的相關規定要求設計，還應考慮隧道附近的環境、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，能進行無極調光，是一種很好的節能光源。這兩種光源的工程應用效果好實踐經驗多。目前LED燈作為新型光源在隧道中得到應用較多。

4隧道照明系統的調光系統設計

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

4.1調光系統采用無極調光控制系統，無極調光控制器將接收到的洞內、外亮度，車流量參數進行數據處理，輸出DC0～10V的模擬控制信號，接入到每套燈具的無極調光接口。每個調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LED燈具0%～100%亮度無極調節。

4.2加強照明控制要求根據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），洞內照明功率越大（控制器輸出直流模擬電壓越小），即洞內照明亮度也越強，反之亦然;

（2）控制器根據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）的大小可根據實際情況進行現場調節;

（3）燈具在夜間退出調光后能斷開供電回路以提高燈具壽命和節約電能;

4.3調光系統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的相關參數。

4.4調光系統的亮度控制等級為256級，實時、精細化調光，調節洞內照明亮度時，應考慮適當的時間延遲，以避免在臨界狀態下過于頻繁的轉換，延遲時間取5～10min為宜。

4.5調光系統具有手動和自動兩種調節方式，當無級調光控制器發生故障時，LED燈全部開啟到最大程度。

4.6隧道調光控制系統軟件能實現對所管轄所有隧道的實時監控與管理，并為后續隧道改造調光系統預留條件，具體內容包括：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配置、授時、照明參數讀取與設置;電能耗與洞外亮度值查詢;工作記錄查詢（包括實時的調光參數的變化曲線圖）;日志查詢;故障與故障處理記錄;解除故障和退出等功能。

結束語

總之，通過高速公路隧道照明光源的選擇和控制系統開展研究，使用LED燈為國家高速公路隧道照明節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：

[1]徐一鳴，謝耀華.隧道照明多元控制系統研究[J].公路交通技術，2013（1）.

[2]李農，李頂.隧道照明設計計算的簡化與優化研究[J].照明工程學報，2016（5）.