关于高海拔隧道照明系统的研究

杜超 易应宽 罗永明

摘 要：根据传统文献和研究给出的隧道照明系统，和高海拔地区的光照度差别很大，按照传统理论，很容易损坏灯具，本文在毕威高速隧道照明中提出的新方法，有效的解決了高原高海拔地区的隧道照明中因为控制方法的不恰当引起的灯具损坏和光环境不适应感。

关键词：高海拔；隧道照明；光照度

中图分类号： U416 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-85-2

1 概述

在高速公路上进行高速行驶的过程中，由于人眼构造的原因，突发的进入亮度发生突变的地方（譬如隧道），会产生系列的视觉问题，高速公路隧道照明视觉现象会有以下特点：

①“黑洞”效应：白天，当汽车行驶进入亮度不是很高的隧道入口时，因为隧道内外亮度差异很大，使人产生一种进入深渊的感觉。为了避免这种“黑洞”感，加强隧道洞口处的亮度，使得洞内外的亮度差异比较小。

②“白洞”效应：白天，当汽车行驶进入亮度不是很高的隧道除口时，因为洞外亮度很高，使得在视觉里感觉洞外形成一个白色洞穴，这会使得司乘人员有着强烈的眩光感，使得司乘人员无法辨别车前方的状况，容易发生交通事故。

由上可知，提高隧道出口过渡段的照明亮度也是必要的，且出口过渡段应在40m以上，照度不得低于500Lx。在晚上行驶中，因为和白天情况恰恰相反，隧道出口处正好形成“黑洞”感，司乘人员无法辨别洞外道路前方的情况。为此，适当的降低出口处的过渡段的照明亮度且应该比隧道内基本段照明亮度要低一些，以使司乘人员的眼睛得到缓解。这就要求在控制过程中，每当黑夜来临时，关掉一部分隧道出口的照明，达到降低亮度的目的。

另外，当隧道内发生火灾时，根据消防管理规定，照明系统必须全部开启，以有利于消防人员和救援人员处理现场情况；当隧道内发生交通事故时，事故发生地点的照明必须达到最好，为驾驶人员和救护人员提供良好的照明环境，避免扩大事故；因火灾、事故或其他原因使用人行或车行横洞时，横洞灯具自动亮起。

分段时序控制方式是根据季节的不同和一天中不同的时段来改变照明回路 运行状态的方式，并对隧道内发生事故或火灾的情况也做出了相应的应对措施，虽然对一天内不同照明回路的工作状况作了更细致的分工，但由于不能考虑到不同的天气状况带来的影响，不能对隧道内外的光强值进行准确的判断和分析，因此这种控制方式算法简单，在使用中缺乏准确性和精确性。如果它和人工手动控制这种方案相结合，可以达到理想的控制效果。虽然分段时序控制有一些不足，它仍然是当今使用最广泛的一种控制方式。

2 智能照明调光控制算法

算法原理：根据洞内外的亮度建立响应的洞内需求曲线，通过对需求曲线处理对相应的灯具采取控制手段，使得隧道内的整个照明区域平稳光滑，同时快速响应跟踪照明需求曲线，在取得节能的同时取得良好的照明效果，同时响应第二套备用方案，在隧道内外照度传感器损坏时，启动分段时序控制方案。

传统的隧道照明为实现照明的舒适性，按晴天、云天、阴天、重阴天加强照明和过渡段基本照明、过渡段基本应急照明六种模式控制，但是在高海拔地区的隧道，其洞外的光照度极强，和平原地区的差别非常大，特别在贵州毕节地区，天空的照度变化非常大，其变化速度非常快，会突然出现照度从晴天变成阴天，要马上转为晴天的情况。

在毕威高速的旱莲花隧道，我们根据当地光照度和晴天、云天、阴天、重阴天加强照明和过渡段基本照明、过渡段基本应急照明进行对比，贵州屋脊的毕威高速的晴天、阴天、云天、重阴天和我们许多地方的差别很大。并且在实际的观察中，我们发现由于地处高原，风云变化迅速，频率很高的切换灯具的开关对灯具的损坏非常大，很容易引起灯具的电源烧毁。

因此我们迫切的要求解决灯具损坏的方法，并提出一种延迟灯具使用寿命的方法。

根据资料，我们将天气情况按照照度区间进行划分，如表1。

但是 在毕威高速旱莲花隧道实际测试中，我们用照度仪对20分钟情况进行采样，一分钟一次，得到如下数据，如表2。

从以上数据可以看出，贵阳毕节的地区的天气变化迅速，照度变化很快，并且照度跨度非常大，根据上述情况，我们在编制程序的过程中，并非一味的加强洞内外照度的照度的一致性，而是增加照度预期的判断，通过数据的预处理，取得良好效果。程序流程图如下：

在毕威高速通车两年内，照明效果非常好，灯具损耗率比较低，有利的保证了业主和施工单位的利益。

参 考 文 献

[1] 赵忠杰.公路隧道机电工程[M].北京：人民交通出版社，2007：52-92.

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[4] 网络的隧道照明控制系统研究与设计[D].长沙：湖南大学，2007.