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(hù)，國(guó)家發(fā)改委《節(jié)能中、長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》明確將交通運(yùn)輸及綠色照明列為節(jié)能重點(diǎn)領(lǐng)域。隧道照明節(jié)能主要包括LED等節(jié)能燈具新光源應(yīng)用和智能調(diào)光控制二次管理節(jié)能應(yīng)用兩個(gè)方面。2014年8月，《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》頒布，標(biāo)志公路隧道照明進(jìn)入LED光源和智能調(diào)光時(shí)代。隨著照明技術(shù)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(shù)已成為急待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
一、應(yīng)用背景
據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道照明的能耗有70%左右是浪費(fèi)在“過(guò)度照明”。交通部頒布了新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70/2-01-2014) 總則1.0.7 明確規(guī)定：公路隧道照明應(yīng)進(jìn)行調(diào)光控制設(shè)計(jì)。
二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)公路隧道照明節(jié)能技術(shù)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(kāi)展過(guò)多年的隧道照明節(jié)能控制理論的研究，也取得了多項(xiàng)成果。隧道照明控制系統(tǒng)目前在全國(guó)已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，浙江、重慶等地走在全國(guó)的前列?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)開(kāi)展隧道照明節(jié)能控制技術(shù)已經(jīng)有8年多的時(shí)間了，很多試點(diǎn)較成功，但大規(guī)模的設(shè)計(jì)推廣還是在2014年新的隧道照明規(guī)范出臺(tái)以后。具備專(zhuān)業(yè)的綜合交通量、環(huán)境亮度、行車(chē)速度及公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等因素進(jìn)行隧道照明節(jié)能控制改造，且穩(wěn)定性、安全性、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的綜合應(yīng)用還是不多，主要是很多廠家缺乏公路隧道照明設(shè)計(jì)與安全專(zhuān)業(yè)知識(shí)，簡(jiǎn)單套用類(lèi)似控制方案來(lái)進(jìn)行隧道控制，容易造成控制方案不能滿(mǎn)足照明標(biāo)準(zhǔn)和安全營(yíng)運(yùn)的要求，系統(tǒng)的應(yīng)急處理能力、穩(wěn)定性存在一定的問(wèn)題，造成安全隱患。建議企業(yè)聯(lián)合交通專(zhuān)業(yè)科研單位開(kāi)展智能照明控制技術(shù)的實(shí)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(zhuān)業(yè)控制模型，保障營(yíng)運(yùn)安全。
三、存在的問(wèn)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(shè)計(jì)與推廣，系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中也碰到很多問(wèn)題，主要問(wèn)題歸納如下：
1)隧道照明控制缺乏專(zhuān)業(yè)節(jié)能模型，難以實(shí)現(xiàn)“按需照明”。
目前市場(chǎng)上很多的隧道照明控制系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開(kāi)關(guān)、分檔調(diào)光功能，未根據(jù)各隧道實(shí)際情況和設(shè)計(jì)規(guī)范建立專(zhuān)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(yùn)營(yíng)安全，難以通過(guò)交工驗(yàn)收。
如：洞內(nèi)亮度是一個(gè)實(shí)時(shí)變化參數(shù)，需要根據(jù)隧道外亮度、實(shí)時(shí)車(chē)流量、行車(chē)速度等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)光，還需要考慮隧道燈具隨使用時(shí)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(duì)實(shí)際隧道內(nèi)外亮度進(jìn)行跟蹤實(shí)測(cè)后建立“一隧道一模型”調(diào)光模型，這樣才能符合設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。
2)照明控制系統(tǒng)對(duì)隧道行車(chē)安全策略考慮不足。
隧道照明首要保障隧道內(nèi)行車(chē)安全，節(jié)能控制器需要建立各類(lèi)安全策略：各時(shí)間段洞內(nèi)最低照度限值、各類(lèi)應(yīng)急處理模型，包括亮度值取值算法、亮度儀異常處理預(yù)案、通信故障預(yù)案、信號(hào)線(xiàn)纜故障預(yù)案、隧道安全聯(lián)動(dòng)預(yù)案等。
如：控制系統(tǒng)與關(guān)鍵傳感設(shè)備的安全預(yù)報(bào)警與自身應(yīng)急處理模型不夠完善，如遇設(shè)備故障時(shí)缺乏應(yīng)急處理措施保障隧道安全運(yùn)營(yíng);缺乏與隧道交通安全事件的聯(lián)動(dòng)控制功能，隧道發(fā)生事故時(shí)的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)功能有待提高。
3)隧道照明控制專(zhuān)業(yè)研究和實(shí)際應(yīng)用考慮不足。
目前大部分照明控制系統(tǒng)，缺乏對(duì)高速公路隧道照明的針對(duì)性研究，尤其對(duì)安全運(yùn)行特定策略研究不足，并對(duì)隧道專(zhuān)業(yè)參數(shù)的獲取存在誤差，容易造成不能滿(mǎn)足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，存在安全隱患。
四、隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用分析
4.1 系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)應(yīng)具備了科學(xué)智能調(diào)光、能耗監(jiān)測(cè)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(cè)器、車(chē)(2014C01093)
輛檢測(cè)器、控制信號(hào)輸出模塊以及控制軟件。以回路時(shí)序控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，同時(shí)在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)在不同工況下LED燈調(diào)光控制方式?；芈窌r(shí)序控制系統(tǒng)充分利用原有回路控制系統(tǒng)，同時(shí)LED燈具無(wú)級(jí)調(diào)光控制作為回路時(shí)序控制的一個(gè)補(bǔ)充，當(dāng)遇到天氣變化或短時(shí)交通量變化較大時(shí)，可通過(guò)洞外亮度檢測(cè)器和車(chē)檢器，按預(yù)設(shè)的控制策略進(jìn)行調(diào)光，實(shí)現(xiàn)“按需照明”。
4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
國(guó)內(nèi)目前先進(jìn)的隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)均包括由入口段亮度檢測(cè)器在內(nèi)組成的反饋控制系統(tǒng)，如圖3所示。
對(duì)于長(zhǎng)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(cè)器。
4.3 系統(tǒng)功能要求
1)系統(tǒng)應(yīng)具備較好的穩(wěn)定性與安全性，實(shí)現(xiàn)隨洞外亮度和短時(shí)車(chē)流量變化進(jìn)行調(diào)光。
2)根據(jù)國(guó)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(shí)時(shí)照明指標(biāo)檢測(cè)都能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范開(kāi)燈要求，安全節(jié)能。
3)系統(tǒng)具備完善的應(yīng)急處理能力和隧道其他設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng)能力，具備平臺(tái)整合能力。
4)系統(tǒng)應(yīng)能提供統(tǒng)一的管理，并能和現(xiàn)有的監(jiān)控平臺(tái)無(wú)縫銜接。
五、結(jié)論
隨著國(guó)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(shù)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(tái)。尤其國(guó)家倡導(dǎo)用EMC方式來(lái)改造隧道照明，更需要采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)來(lái)增加節(jié)能量，減少投入的回收年限。同時(shí)需要實(shí)用的節(jié)能控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制和能源監(jiān)測(cè)的一體化管理，使高速公路的能源管理更加的科學(xué)化與精細(xì)化。
