“按需照明”的公路隧道照明节能控制技术应用

宋白桦

【摘要】 本文在分析LED照明改造情况下，综述照明节能控制技术的发展现状和存在问题，为管理部门、能源服务公司和营运单位提供科学合理的智能节能控制改造方案，推动节能控制技术在高速公路节能改造中的实施。

【关键词】 LED改造 节能控制模型 智能联动 能源监测 按需照明。

引言

浙江是公路隧道数量最多的省份之一，隧道照明是高速公路行业的主要耗能大户，国家发改委《节能中、长期专项规划》明确将交通运输及绿色照明列为节能重点领域。隧道照明节能主要包括LED等节能灯具新光源应用和智能调光控制二次管理节能应用两个方面。2014年8月，《公路隧道照明设计细则》颁布，标志公路隧道照明进入LED光源和智能调光时代。随着照明技术和LED照明系统的不断成熟，现已具备大规模推广的条件，而智能调光控制技术已成为急待解决的现实问题。

一、 应用背景

据统计，隧道照明的能耗有70%左右是浪费在“过度照明”。交通部颁布了新行业标准《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01-2014）总则1.0.7明确规定：公路隧道照明应进行调光控制设计。

二、技术发展现状

我国公路隧道照明节能技术在理论上的研究已经很成熟，重庆交科院、浙江交科院等都开展过多年的隧道照明节能控制理论的研究，也取得了多项成果。隧道照明控制系统目前在全国已经开始大规模的设计与应用，浙江、重庆等地走在全国的前列。总的来说，国内开展隧道照明节能控制技术已经有8年多的时间了，很多试点较成功，但大规模的设计推广还是在2014年新的隧道照明规范出台以后。具备专业的综合交通量、环境亮度、行车速度及公路设计标准等因素进行隧道照明节能控制改造，且稳定性、安全性、专业性强的综合应用还是不多，主要是很多厂家缺乏公路隧道照明设计与安全专业知识，简单套用类似控制方案来进行隧道控制，容易造成控制方案不能满足照明标准和安全营运的要求，系统的应急处理能力、稳定性存在一定的问题，造成安全隐患。建议企业联合交通专业科研单位开展智能照明控制技术的实施，确保隧道节能控制改造符合规范要求，建立隧道照明控制专业控制模型，保障营运安全。

三、存在的问题

随着隧道照明节能控制系统在照明改造中的大规模设计与推广，系统在应用过程中也碰到很多问题，主要问题归纳如下：

1）隧道照明控制缺乏专业节能模型，难以实现“按需照明”。

目前市场上很多的隧道照明控制系统仅实现手动开关、分档调光功能，未根据各隧道实际情况和设计规范建立专业隧道照明调光模型，不符合照明新规范调光要求，不能保障运营安全，难以通过交工验收。

如：洞内亮度是一个实时变化参数，需要根据隧道外亮度、实时车流量、行车速度等参数进行动态调光，还需要考虑隧道灯具随使用时间出现的光衰以及隧道墙壁材料的清洁度和反射照度变化等因素，因此调光模型不是一成不变的，需要在节能改造后，对实际隧道内外亮度进行跟踪实测后建立“一隧道一模型”调光模型，这样才能符合设计文件和设计规范的要求。

2）照明控制系统对隧道行车安全策略考虑不足。

隧道照明首要保障隧道内行车安全，节能控制器需要建立各类安全策略：各时间段洞内最低照度限值、各类应急处理模型，包括亮度值取值算法、亮度仪异常处理预案、通信故障预案、信号线缆故障预案、隧道安全联动预案等。

如：控制系统与关键传感设备的安全预报警与自身应急处理模型不够完善，如遇設备故障时缺乏应急处理措施保障隧道安全运营；缺乏与隧道交通安全事件的联动控制功能，隧道发生事故时的应急联动功能有待提高。

3）隧道照明控制专业研究和实际应用考虑不足。

目前大部分照明控制系统，缺乏对高速公路隧道照明的针对性研究，尤其对安全运行特定策略研究不足，并对隧道专业参数的获取存在误差，容易造成不能满足规范设计要求，存在安全隐患。

四、隧道照明节能控制系统应用分析

4.1系统构成

系统应具备了科学智能调光、能耗监测等功能。智慧隧道照明节能控制系统包括照明控制器、洞外亮度检测器、车辆检测器、控制信号输出模块以及控制软件。以回路时序控制系统为基础，同时在此基础上实现在不同工况下LED 灯调光控制方式。回路时序控制系统充分利用原有回路控制系统，同时LED 灯具无级调光控制作为回路时序控制的一个补充，当遇到天气变化或短时交通量变化较大时，可通过洞外亮度检测器和车检器，按预设的控制策略进行调光，实现“按需照明”。

4.2 系统结构特点

国内目前先进的隧道照明节能控制系统均包括由入口段亮度检测器在内组成的反馈控制系统，如图3所示。

对于长隧道，为监视基本段LED照明灯具的光衰还增加了洞内亮度检测器。

4.3 系统功能要求

1）系统应具备较好的稳定性与安全性，实现随洞外亮度和短时车流量变化进行调光。

2）根据国家和行业规范建立了“一隧道一模型”的智能调光模型，实时照明指标检测都能满足国家规范开灯要求，安全节能。

3）系统具备完善的应急处理能力和隧道其他设备的智能联动能力，具备平台整合能力。

4）系统应能提供统一的管理，并能和现有的监控平台无缝衔接。

五、结论

随着国家和省政府大力推广LED等绿色照明系统和EMC（合同能源管理）模式，成熟的节能技术和管理理念为隧道照明节能改造提供了有力的工具和管理平台。尤其国家倡导用EMC方式来改造隧道照明，更需要采用先进的节能技术来增加节能量，减少投入的回收年限。同时需要实用的节能控制系统来实现节能控制和能源监测的一体化管理，使高速公路的能源管理更加的科学化与精细化。