摘要：当前，我国正在大力发展高速公路建设，隧道越来越多。对于我国这样一个综合性地形的国家来说，隧道是公路设计中不可或缺的一环。高速公路隧道要想充分发挥其功能，必然要依赖于照明系统。但是，由于高速公路隧道的照明系统需要消耗大量的能源，因此，节能控制极其重要。
关键词：高速公路；隧道；照明；节能
0 引言
国家节能减排“十二五”规划中指出：要推动节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业发展。近年来，随着我国经济的发展，隧道和桥梁建设是实现高速公路建设的重要部分，而隧道照明系统是隧道内安全行车的重要保障。但是，目前大多数隧道照明系统是采用长明灯照明模式，电能浪费极大，对社会经济的发展产生了一定的负面影响，因此，隧道照明系统节能技术的探索与研究势在必行。
1 高速公路隧道照明系统的特点
高速公路隧道大体上是半封闭空间，空间内部由特殊管状结构构成。这种设计容易造成隧道内外交通环境差别过大，导致车辆通过隧道时产生明暗交替，影响行车视觉。所以，以隧道通行安全性与运行环境舒适性为前提，高速公路隧道在设计过程中，需要综合考虑影响照明质量的因素，例如闪烁现象、亮度均匀度、视觉特效、路面亮度等。根据国际照明委员会规定，高速公路隧道在设计过程中需要考虑到驾驶员的暗适应、明适应能力。
2 隧道照明系统中普遍存在的问题
2.1隧道照明模式存在问题
结合某高速公路隧道照明的相关管理人员介绍，部分高速公路隧道中，只有在夏季才将所有照明设备打开，进而使照明回路有所增强。而在其他的时间内，仅采用两种照明模式。当处于白天时，仅将一半的照明回路开启；在夜间，则将一半的基本照明回路开启。这种照明模式不仅不够节能，同时还存在着一定的不安全因素。
2.2隧道照明系统存在过度设置问题
对隧道照明系统进行过度设置，是当下我国高速公路运营过程中的一个“通病”。以某高速公路为例，其隧道主要是以中、长隧道居多。假设洞外的亮度为L20（s），那么通常情况下则按照400cd/m2来取值，并对未来交通量的增长情况进行充分考虑，以此对照明系统方案进行设计。这种设计通常造成了其入口段、过渡段以及出口段的照明亮度过高，甚至远远高出当下行车安全所需要的亮度，这就在很大程度上产生资源浪费的现象。
2.3中短隧道照明系统过于庞大
例如，某高速公路全路段中，中、短隧道占据总隧道数量的71.11%，而对其相关设计资料进行调查显示，短隧道中的照明设备和长隧道的照明系统基本相同。因为没有对短隧道的照明需求进行充分考虑，导致短隧道中的照明规模偏大，进而造成严重的资源浪费。
3、隧道照明节能控制的关键要素
人眼适应曲线是隧道照明节能控制的关键要素。这是指人眼在随光线变化而自动进行光量调节，以适应外界的明暗变化，从而获得更加清晰的视觉效果。这种控制能力是由眼睛的结构及神经系统共同构成的，通过瞳孔的放大和缩小来调节进光量，从而使最恰当的光线量落到视网膜上，影射出清晰的图案信息。一般来说，驾驶人在进入隧道后，由于光线减弱会使人眼进入一个暗适应阶段。这一阶段人眼适应隧道内光线的过程，就是人眼的瞳孔放大以增加进光量的过程。在出隧道时，则与进入隧道时的暗适应过程恰好相反，被称为亮适应过程。人眼对光线变化的暗适应与亮适应过程，是以时间来计算的，即在某一光线变化的强度比值内，人眼的适应时间是基本固定的。光线的前后差别越大，需要适应的时间就越长。隧道设计中，应当根据隧道的长短以及内外光线的强度比来计算人眼的适应过程，进而选择恰当的出口照明和过渡段照明设计。
4、隧道照明节能控制原理
隧道照明节能控制原理应当明确以满足其基本要求为基础，隧道照明系统需要符合基本要求。通过对整个隧道段落区域的合理照明系统设计，使驾驶人从进入隧道到出隧道的整个过程中，以最舒适的光线变化和较小的暗（明）适应时间来保持驾驶的安全。在满足这些要求的前提下，隧道照明控制还应当符合两个原理。一是优化计算照明需求；二是有效控制照明输出。首先，优化计算照明需求要以照明系统控制关键要素的正确把握、能源消耗的最小化这两个基本原则为基础，进行隧道照明系统的光照需求计算。一般在整个隧道照明系统中，光照需求是呈曲线变化的，最基本的原理是由两端向中间逐渐减少。其次，有效控制照明输出，是在明确了具体不同隧道段落的光照需求量后，应当能够对整个照明系统的光照输出进行准确控制，才能使光照系统的功能有效发挥。根据第一点原理所计算出的准确照明需求，对系统中的光源进行动态调光处理，并以数据来准确表达每一个不同档位的光线亮度，从而实现对照明系统光照度的精准控制。
5、隧道照明节能控制系统
高速公路隧道照明系统，应该是一套能调节隧道各路段的照明亮度，实施隧道路段“车来灯亮、车去灯灭”，如同一条“光亮带”引导车辆行驶的控制系统。隧道照明系统框图如1所示，中央控制器通过中转站从自然光亮度采集器获取自然光亮度信息，然后经过分析处理，再向隧道各路段的照明灯控制器分配亮度调节指令。照明灯控制器根据照明要求智能调节每个隧道灯的照明亮度。一旦照明系统出现故障，就会启动应急照明，并做出相应的故障报警。如果有车在隧道中的某个路段抛锚，中央控制器便自动将该路段照明设置为长明灯模式，以保证隧道内行车安全。
5.1新型照明灯具的选型
随着半导体技术的发展，LED照明灯在隧道照明领域逐渐得到推广，它可以频繁的开/关，是未来隧道智能照明系统的理想选择。从发光效率的角度来看，采用LED照明灯要比高压钠灯和紧凑型荧光灯都好。与其他灯具相比，LED照明灯具有诸多优点，如无闪烁、无辐射、无电磁干扰、发光效率高、显色指数大、可无极调光、理论寿命可达10万小时等，其最大的特点是点亮延时极短、可以频繁地开/关，是实施“车近灯亮、车过灯灭”隧道照明系统的理想灯具。
5.2 LED灯用于隧道照明系统的调光方式
从调光方式上看，LED灯用于隧道照明系统具有非常显著的优势。首先，可以对单个LED灯粒进行光线调节；其次，可以对部分或全部的LED灯系统进行整体性、集中性调节。因此，使用LED灯能够更有利于对照明系统的自由控制，从而最大程度地满足系统节能标准。单灯粒的调节方法是由控制单个LED灯粒的直流电源实现的，将直流电源通过一定的方法进行可调节电流强度的设计，即可实现对单个灯粒的亮度控制，主要方法有整流、APFC、电压型或电流型DC-DC等几种单灯粒的调光方式。整体性、集中性的调光方式是将每1个单独灯粒运用1个大的电源连接在一起，并通过对整个电源的电流、电压控制实现对这部分灯粒的亮度控制。例如，由于隧道的进出口段落对光度的需求较高，因此可以将隧道的两端设计为集中调光方式，从而节约照明成本。
图1隧道照明系统框图
5.3智能化的控制方法
隧道照明节能控制器还应该根据隧道内外光照强度的变化，在符合《公路隧道通风照明设计规范》要求的基础上，对隧道内各路段的LED照明灯亮度进行无极调节。照明灯控制器通过相应隧道路段的亮度采集器获取照明亮度信息，与中央控制器的亮度调节指令进行综合，得到合理的控制信息，进而输出合理的PWM脉冲信号，利用LED驱动电路调整隧道灯的照明亮度，达到该路段的照明标准，以提高隧道行车的安全性。
6 结语
总而言之，高速公路隧道中的照明设备十分重要，对高速公路隧道中的照明设备进行科学控制，不仅可以减少隧道内交通事故的发生，为司乘人员营造良好的视觉环境，也可以促进节能减排，减少资源浪费。因此，相关工作者应当对照明系统进行科学创新，对其进行优化和完善，进而创建出一套节能减排的照明系统，节省高速公路的运营成本。
参考文献
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论文作者:张凤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/29
标签：隧道论文; 系统论文; 高速公路论文; 亮度论文; 调光论文; 节能论文; 光线论文; 《基层建设》2018年第9期论文;