关于高速公路隧道照明系统的灯具选型和节能设计

齐建磊

摘 要：高速公路是交通运输网络中的重要组成部分，由于高速公路隧道照明不分昼夜，电光照明费用较高，因此节能设计在隧道照明系统中显得尤为重要。必须科学地设计隧道的照明系统，充分利用人的视觉能力，使隧道照明系统安全可靠，经济合理。

关键词：公路隧道;照明系统;节能

引言

高速公路隧道照明是为了把必要的视觉信息传递给驾驶员，防止因视觉信息不足而出现交通事故，从而提高行车的安全性和舒适性。与其他的道路照明相比，隧道照明的特点是白天也需要照明，而且白天照明比也加照明问题更加复杂。驾驶员驾车接近、进入并通过隧道的过程中，其视觉会遇到一系列特殊问题，如黑洞现象、白洞现象和使用之后现象。消除上述视觉问题的办法是对隧道进行电光照明。因此隧道照明的节能设计，对高速公路日常运营的管理工作中费用节约会显著明显。

1驾乘人员接近、进入并通过隧道的过程中，遇见的问题

1.1进入隧道前的视觉问题（白天）

由于隧道内、外的亮度差别极大，所以从隧道外部看照明不充分的隧道入口时，会看到长隧道的黑洞现象与短隧道的黑框现象。

1.2进入隧道后立即出现的视觉问题（白天）

汽车由明亮的外部进入即使不太暗的隧道以后，驾驶员的眼睛要经过一段时间才能看清隧道内部的情况，称之为“适应滞后现象”。这是由于环境亮度急剧变化，人的视觉不能迅速适应所致。

1.3 隧道内部的视觉问题（白天、夜间）

白天，汽车穿过较长的隧道而接近出口时，由于出口外部亮度较高，出口看上去是个亮洞，驾驶员的视觉出现较强的眩光，因而视觉产生不舒服的感觉;

夜间与白天正好相反，隧道出口看上去是黑洞而不是亮洞，造成分辨外部道路的线形及障碍困难。

2高速公路隧道照明系统节能设计工作的发展现状

2.1目前国内隧道灯具采用的多为白炽灯、荧光灯、高压钠灯、无极灯等光带窄、配光质量差、能耗高、质量差、寿命短等灯具。

针对此情况，在新建高速公路隧道照明系统和近几年改造项目中灯具选型上实施革新，已采用性能好、控制简单、成本低廉、易于维护、结构简单的LED灯具，LED灯具的选型上，光效均大于等于120Lm/W。

2.2 隧道照明系统调光目前采用回路控制

隧道照明控制分为本地手动、远程自动控制两种方式，可以按晴天、阴天、云天、重阴天、夜间不同情况，结合交通量变化、洞内外亮度变化进行分级控制，对照明回路的控制通过隧道内现有ACU区域控制器实现，交通量、洞内外亮度数据采集由隧道群现有交通量检测器、洞内外亮度检测器实现。

3隧道照明新型灯具选型设计

隧道照明设计需按照《公路隧道设计规范 第二册 交通工程与附属设施》（JTG D70/2-2014）和《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01-2014）的相关规定要求设计，还应考虑隧道附近的环境、隧道状况、交通状况、附属设备状况和维护管理状况。

隧道照明应使用隧道专用灯具，隧道照明灯具的配光参数应能满足隧道照明计算需要，灯具光学性能应提供第三方认证报告，防护等级不低于IP65。隧道照明的光源应满足在隧道特定环境下的光效、光通量、壽命及工作特性，还应满足在汽车排烟形成的烟雾中有良好能见度的需要。

（1）隧道照明的光源宜选择效率高、透雾性能较好的光源;

（2）短隧道、柴油车较少的城镇附近隧道、应急停车带、行人横通道行车横通道可选用显色指数较高的光源;

（3）光源的使用寿命应不小于10000h。

目前，应用在隧道照明中的光源有高压钠灯、低压钠灯、高压汞灯、金属卤化物灯、荧光灯、电磁感应灯，以及最新的LED灯。其中，高压钠灯具有较强的透雾能力，而且黄色光谱很少吸引飞虫，这对隧道夜间行车极为适宜，荧光灯有很好的显色性，能进行无极调光，是一种很好的节能光源。这两种光源的工程应用效果好实践经验多。目前LED灯作为新型光源在隧道中得到应用较多。

4隧道照明系统的调光系统设计

通过洞内及洞外亮度检测器检测到的数值及时调整照明供电回路的电流及电压，从而达到调整照明灯具运行功率的效果。

4.1调光系统采用无极调光控制系统，无极调光控制器将接收到的洞内、外亮度，车流量参数进行数据处理，输出DC0～10V的模拟控制信号，接入到每套灯具的无极调光接口。每个调光控制器至少包含四个输出控制回路。其中，0V对应100%的LED灯具亮度，10V对应0%的LED灯具亮度，可以实现LED灯具0%～100%亮度无极调节。

4.2加强照明控制要求根据洞外亮度进行自动跟踪控制，控制原则：

（1）洞外光强越强（越亮），洞内照明功率越大（控制器输出直流模拟电压越小），即洞内照明亮度也越强，反之亦然;

（2）控制器根据洞外亮度进行自动跟踪控制时，其对应的软件亮度等级（输出直流电

压等级）的大小可根据实际情况进行现场调节;

（3）灯具在夜间退出调光后能断开供电回路以提高灯具寿命和节约电能;

4.3调光系统能够与隧道管理所进行通讯，隧道管理所能够随时设置亮度控制系统的相关参数。

4.4调光系统的亮度控制等级为256级，实时、精细化调光，调节洞内照明亮度时，应考虑适当的时间延迟，以避免在临界状态下过于频繁的转换，延迟时间取5～10min为宜。

4.5调光系统具有手动和自动两种调节方式，当无级调光控制器发生故障时，LED灯全部开启到最大程度。

4.6隧道调光控制系统软件能实现对所管辖所有隧道的实时监控与管理，并为后续隧道改造调光系统预留条件，具体内容包括：隧道照明当前实时工作状况显示并可查询;故障报警指示和声光报警功能;操作提示信息以及系统配置、授时、照明参数读取与设置;电能耗与洞外亮度值查询;工作记录查询（包括实时的调光参数的变化曲线图）;日志查询;故障与故障处理记录;解除故障和退出等功能。

结束语

总之，通过高速公路隧道照明光源的选择和控制系统开展研究，使用LED灯为国家高速公路隧道照明节能提供了切实可行的技术与控制手段，使用LED进行高速公路隧道照明时节能效益较为突出，降低了运营成本，希望能够为类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]徐一鸣，谢耀华.隧道照明多元控制系统研究[J].公路交通技术，2013（1）.

[2]李农，李顶.隧道照明设计计算的简化与优化研究[J].照明工程学报，2016（5）.