公路隧道LED照明節能控制分析

羅振坤

摘要：在我國高速公路規模不斷擴大的背景下，各種公路隧道也不斷增多。為了保證行車安全，在高速公路隧道內照明系統十分重要，當前在高速公路隧道照明系統設計中，為了營造舒適的燈光環境，往往會密集設置照明系統，缺乏節能設計意識，導致高速公路整體運營成本顯著提高。為此要重點對高速公路隧道照明系統進行節能控制，制定科學高效的節能設計方案。

關鍵詞：公路隧道;LED照明;節能控制

在我國高速公路系統快速發展的背景下。各種交通隧道的設計能夠極大縮短施工里程，減少公路里程數，提高車輛行駛的效率。大量隧道建設也會導致行車安全受到威脅因此需要重點對公路隧道LED照明節能控制系統進行全面分析探究。運用新型節能燈具以及先進的照明控制算法，可以加強對隧道的控制質量減少能源資源浪費，為高速公路穩定運行提供重要保障。

一、公路隧道照明節能系統設計的主要思路

在隧道照明系統設計中，需要充分考慮不同的視覺現象，尤其是在白天隧道外的亮度顯著高于隧道內。如果隧道足夠長，駕駛員會產生明顯黑洞現象，如果隧道較短也會產生黑框現象。在進入隧道內部，由于明亮的外部突然轉變為較暗的隧道，會導致人的視覺系統有一定緩沖期，被稱之為適應滯后現象。在隧道中間段由于車輛行駛會產生大量的廢氣產生煙霧，汽車前照燈也會被這些煙霧所吸收散射影響了能見度。在隧道照明系統設計中需要加大對入孔照明，內部照明出口照明的科學設計，嚴格控制入口照明，盡量保證與外界亮度相仿，亮度逐漸降低[1]。在白天隧道入口照明亮度處需要結合車速入口處視場和隧道長度進行確定。受駕駛人員視覺特征的影響，隧道照明質量的影響因素，包括洞內亮度變化，洞口亮度和均勻度變化。我國公路隧道照明系統設計中，對洞內亮度變化和均勻度變化還不夠完善，尤其是很多設計單位為了減少施工周期，往往會照搬其他隧道照明系統，使得整個設計嚴重超出需求，還有部分運營商為了降低運營成本，少開或不開隧道，使得路面光照均勻度嚴重下降，容易引發重大交通事故。

二、隧道照明主要方式

（一）采用高效節能燈具

高效率的光源能夠保持原有的照明亮度基礎之上，降低電能消耗，尤其是現代化功率LED制造工藝的快速發展，在隧道照明系統中的應用效果十分顯著，盡管單個LED光源，照明燈具的價格比普通照明燈具更高，但從綜合投資角度來看，選用普通高壓鈉燈的成本會顯著增加，而且LED照明燈具具有使用壽命長耗電率低，維護成本低等顯著優勢，最終使用效果會遠低于高壓鈉燈，非常適用于在隧道照明系統中應用[2]。

（二）合理設計照明智能控制系統

在公路隧道LED照明控制系統設計中，需要結合不同的車流量，客觀環境進行分析和判斷，如果照明設計參數值不夠準確，也很難達到預期的照明效果，還會增加耗電量。對于短隧道或地級公路照明系統設計，可以通過手動控制的方法由人工根據不同時段和環境特點進行開關。在時序控制中根據洞外亮度進行統計，并且利用遠程管理計算機，對照明控制系統進行自動化控制。但是這種控制方式并沒有考慮洞外亮度。也沒有對車流量和平均車速等相關參數進行嚴格控制，導致電能的極大浪費，因此在節能設計中，需要盡可能地加強對隧道照明系統的節能控制，盡量利用洞外亮度傳感器對洞外亮度信息全面采集，結合車流量和平均車速，對燈光實現智能調節，既可以延長燈具的整體使用壽命，又能夠節省電能。

三、公路隧道LED節能控制系統的主要架構

（一）主程序設計

在公路隧道LED節能控制系統設計中，需要根據不同的車輛照明需求進行全面分析，保證照明系統節能效果顯著提高。在主程序設計中，如果主程序開始會自動進入開機自檢，對故障進行排查，保證系統初始化運行。如果發現系統存在異常，則需要對系統的故障進行全面修理，并依次退出主程序，節能控制系統在實現初始化和自檢過程后，能夠實現正常運轉主程序。通過脈沖信號對車輛的行駛速度進行準確預估，并根據車輛位置進行自動化控制，確保系統誤差控制在1%以內，在誤差修正后需要對車輛的具體位置進行控制，保證照明系統得到有效調節[3]。

（二）車輛位置模擬系統

計算車流量會直接影響照明控制系統的運行效率，要加大對車輛位置云模擬系統計算云模擬控制系統，也是公路隧道節能系統的重要組成部分。在程序系統設計中，需要根據采集到的車輛信息上傳至DSP，根據車輛位置對數據進行預估處理，發送至變電器傳輸端完成照明控制。在公路隧道照明控制系統中，需要利用云模型對車速進行計算，得到車輛的具體位置預估。

（三）高速公路隧道照明控制程序設計

在繼電器控制系統設計中，對前端所采集到的車輛數據信息進行及時處理，并發出對應動作，控制照明燈具，所有的控制信號輸出為低電平繼電器斷開，反之則繼電器快速吸合[4]。云模擬系統是控制高速公路隧道照明系統節能程序的核心部分，程序系統將采集到的車輛位置信息傳至DSP，在車輛位置預估程序完成數據處理后，交由TMS320F/28035發送至繼電器輸入端，從而完成照明控制。

結束語：

在我國社會經濟高速發展的背景下，公路隧道工程數量不斷增多，為了有效保障行車安全，需要高度重視隧道照明系統的建設，但過去忽略了對照明系統節能控制設計，造成隧道運營出現嚴重的開支浪費。通過高速隧道照明系統資源浪費情況進行全面分析和調查，制定一系列的節能控制措施，包括更換節能照明燈具，加強智能控制，有效提高公路隧道LED照明系統的運行質量，既能夠滿足公路隧道基本照明需求，同時也可以保證隧道根據車輛行駛的具體情況提供相應的證明，有效節能降耗為公路系統的可持續發展作出重要保障。

參考文獻：

[1]高偉，徐圓圓，阮軍.LED照明團體標準化工作實踐分析——以規格接口標準T/CSA 016為例[J].標準科學，2020（08）：52-60.

[2]曹小兵，梁秀英，丁晴，孫長富，萬燕平，林金填.LED照明產品能效標識制度實施研究[J].中國照明電器，2020（06）：1-5.

[3]交通運輸部發布公路隧道LED照明燈具產品質量行業監督抽查實施規范[J].照明工程學報，2020，31（06）：80.

[4]謝曉琳，陳仁，何敏，陳國杰，陳澤畑，周蘭君，陳秋娥.隧道LED照明設計與節能研究[J].照明工程學報，2020，31（06）：137-143+150.

普羅斯電器（中國）有限公司