怎么把隧道“過度照明”做到“按需照明”?

　　前言

　　浙江是公路隧道數(shù)量最多的省份之一，隧道照明是高速公路行業(yè)的主要耗能大戶，國家發(fā)改委《節(jié)能中、長期專項規(guī)劃》明確將交通運輸及綠色照明列為節(jié)能重點領域。隧道照明節(jié)能主要包括LED等節(jié)能燈具新光源應用和智能調(diào)光控制二次管理節(jié)能應用兩個方面。2014年8月，《公路隧道照明設計細則》頒布，標志公路隧道照明進入LED光源和智能調(diào)光時代。隨著照明技術和LED照明系統(tǒng)的不斷成熟, 現(xiàn)已具備大規(guī)模推廣的條件，而智能調(diào)光控制技術已成為急待解決的現(xiàn)實問題。

　　一、應用背景

　　據(jù)統(tǒng)計，隧道照明的能耗有70%左右是浪費在“過度照明”。交通部頒布了新行業(yè)標準《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70/2-01-2014) 總則1.0.7 明確規(guī)定：公路隧道照明應進行調(diào)光控制設計。

　　二、技術發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國公路隧道照明節(jié)能技術在理論上的研究已經(jīng)很成熟，重慶交科院、浙江交科院等都開展過多年的隧道照明節(jié)能控制理論的研究，也取得了多項成果。隧道照明控制系統(tǒng)目前在全國已經(jīng)開始大規(guī)模的設計與應用，浙江、重慶等地走在全國的前列?？偟膩碚f，國內(nèi)開展隧道照明節(jié)能控制技術已經(jīng)有8年多的時間了，很多試點較成功，但大規(guī)模的設計推廣還是在2014年新的隧道照明規(guī)范出臺以后。具備專業(yè)的綜合交通量、環(huán)境亮度、行車速度及公路設計標準等因素進行隧道照明節(jié)能控制改造，且穩(wěn)定性、安全性、專業(yè)性強的綜合應用還是不多，主要是很多廠家缺乏公路隧道照明設計與安全專業(yè)知識，簡單套用類似控制方案來進行隧道控制，容易造成控制方案不能滿足照明標準和安全營運的要求，系統(tǒng)的應急處理能力、穩(wěn)定性存在一定的問題，造成安全隱患。建議企業(yè)聯(lián)合交通專業(yè)科研單位開展智能照明控制技術的實施，確保隧道節(jié)能控制改造符合規(guī)范要求，建立隧道照明控制專業(yè)控制模型，保障營運安全。

　　三、存在的問題

　　隨著隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)在照明改造中的大規(guī)模設計與推廣，系統(tǒng)在應用過程中也碰到很多問題，主要問題歸納如下：

　　1)隧道照明控制缺乏專業(yè)節(jié)能模型，難以實現(xiàn)“按需照明”。

　　目前市場上很多的隧道照明控制系統(tǒng)僅實現(xiàn)手動開關、分檔調(diào)光功能，未根據(jù)各隧道實際情況和設計規(guī)范建立專業(yè)隧道照明調(diào)光模型，不符合照明新規(guī)范調(diào)光要求，不能保障運營安全，難以通過交工驗收。

　　如：洞內(nèi)亮度是一個實時變化參數(shù)，需要根據(jù)隧道外亮度、實時車流量、行車速度等參數(shù)進行動態(tài)調(diào)光，還需要考慮隧道燈具隨使用時間出現(xiàn)的光衰以及隧道墻壁材料的清潔度和反射照度變化等因素，因此調(diào)光模型不是一成不變的，需要在節(jié)能改造后，對實際隧道內(nèi)外亮度進行跟蹤實測后建立“一隧道一模型”調(diào)光模型，這樣才能符合設計文件和設計規(guī)范的要求。

　　2)照明控制系統(tǒng)對隧道行車安全策略考慮不足。

　　隧道照明首要保障隧道內(nèi)行車安全，節(jié)能控制器需要建立各類安全策略：各時間段洞內(nèi)最低照度限值、各類應急處理模型，包括亮度值取值算法、亮度儀異常處理預案、通信故障預案、信號線纜故障預案、隧道安全聯(lián)動預案等。

　　如：控制系統(tǒng)與關鍵傳感設備的安全預報警與自身應急處理模型不夠完善，如遇設備故障時缺乏應急處理措施保障隧道安全運營;缺乏與隧道交通安全事件的聯(lián)動控制功能，隧道發(fā)生事故時的應急聯(lián)動功能有待提高。

　　3)隧道照明控制專業(yè)研究和實際應用考慮不足。

　　目前大部分照明控制系統(tǒng)，缺乏對高速公路隧道照明的針對性研究，尤其對安全運行特定策略研究不足，并對隧道專業(yè)參數(shù)的獲取存在誤差，容易造成不能滿足規(guī)范設計要求，存在安全隱患。

　　四、隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)應用分析

　　4.1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　系統(tǒng)應具備了科學智能調(diào)光、能耗監(jiān)測等功能。智慧隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)包括照明控制器、洞外亮度檢測器、車(2014C01093)

　　輛檢測器、控制信號輸出模塊以及控制軟件。以回路時序控制系統(tǒng)為基礎，同時在此基礎上實現(xiàn)在不同工況下LED燈調(diào)光控制方式。回路時序控制系統(tǒng)充分利用原有回路控制系統(tǒng)，同時LED燈具無級調(diào)光控制作為回路時序控制的一個補充，當遇到天氣變化或短時交通量變化較大時，可通過洞外亮度檢測器和車檢器，按預設的控制策略進行調(diào)光，實現(xiàn)“按需照明”。

　　4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

　　國內(nèi)目前先進的隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)均包括由入口段亮度檢測器在內(nèi)組成的反饋控制系統(tǒng)，如圖3所示。

　　對于長隧道，為監(jiān)視基本段LED照明燈具的光衰還增加了洞內(nèi)亮度檢測器。

　　4.3 系統(tǒng)功能要求

　　1)系統(tǒng)應具備較好的穩(wěn)定性與安全性，實現(xiàn)隨洞外亮度和短時車流量變化進行調(diào)光。

　　2)根據(jù)國家和行業(yè)規(guī)范建立了“一隧道一模型”的智能調(diào)光模型，實時照明指標檢測都能滿足國家規(guī)范開燈要求，安全節(jié)能。

　　3)系統(tǒng)具備完善的應急處理能力和隧道其他設備的智能聯(lián)動能力，具備平臺整合能力。

　　4)系統(tǒng)應能提供統(tǒng)一的管理，并能和現(xiàn)有的監(jiān)控平臺無縫銜接。

　　五、結(jié)論

　　隨著國家和省政府大力推廣LED等綠色照明系統(tǒng)和EMC(合同能源管理)模式，成熟的節(jié)能技術和管理理念為隧道照明節(jié)能改造提供了有力的工具和管理平臺。尤其國家倡導用EMC方式來改造隧道照明，更需要采用先進的節(jié)能技術來增加節(jié)能量，減少投入的回收年限。同時需要實用的節(jié)能控制系統(tǒng)來實現(xiàn)節(jié)能控制和能源監(jiān)測的一體化管理，使高速公路的能源管理更加的科學化與精細化。