谈高速公路隧道照明智能节电技术

摘要：随着国民经济水平和科学技术水平不断提高，为高速公路的建设提供了物质基础，建设的数量和规模都逐渐增加。在高速公路隧道中，照明系统的耗电问题已经越来越突出，主要表现为运营过程中电能的浪费问题。应用智能节能技术，能够更好地降低电能资源的消耗，节约电能成本，提供更加安全的行车环境，提高高速公路的经济效益和社会效益。基于此，阐述当前隧道照明用电现状以及智能节电技术的优势，并给出了智能节电的综合措施，希望能给有关人员可供参考之处。

关键词：高速公路；隧道照明；智能节电

1高速公路隧道照明的作用

隧道是高速公路中的特殊路段，处于封闭的环境中，能见度较低，并且通常存在一定的污染，相比于其他的公路路段，无论是行车安全、行车速度，还是通行指数都要差许多。在隧道的入口处，极容易产生黑洞现象，导致司机的视觉瞬间缩减甚至停滞，由于这种现象而导致的交通事故数不胜数。在隧道的中段，由于汽车废气聚集而导致烟雾的产生，前灯光线被烟雾散射吸收，产生的光幕使司机的能见范围缩小，不利于司机的正常行驶。除此之外，在出口处，由于驾驶员从光线较弱的地带行驶出，难以适应强烈的眩光，影响驾驶员视线，无法及时看清路况，容易造成交通事故。在高速公路的隧道中，如果照明系统设计的合理，在适当位置设置照明设施，就能有效地消除隧道行驶过程中的黑洞和白洞现象，对于行车安全有着至关重要的作用。

2高速公路隧道照明用电现状

随着科学技术突飞猛进，越来越多的高速公路路段都将迎来隧道建设，随之面临着高速公路的运营成本不断加剧。为了降低电能资源的消耗，更好地节约资源，很多高速公路隧道照明系统上都采用高功率高压气灯，同时采用高反射率材料，缩短电缆长度。除此之外，合理的调节和布置洞外和配电房的亮度灯可以起到一定的效果。但是就实际来说，仍然存在着许多电能资源浪费的问题。在运营中，如果车流量减少，隧道往往采取开启单侧灯以及交错间隔开灯等措施，这样就没有遵循照明系统改造设计的初衷，不利于与保障行车安全。因此要通过更加先进的智能节电技术，满足隧道中对于照明条件的需求，从而合理利用资源，降低电能损耗。在现今节能减排社会的背景下，发展、优化高速隧道照明系统意义重大。当前高速公路隧道电能浪费的原因主要有以下几点：第一，隧道照明的亮度大于需求。在照明系统设计中要考虑车速问题以及洞口亮度问题，通常设计人员都会选择其最大值作为照明灯具的功率和分布状况的设计依据，这样就造成了其亮度大于实际需求的问题。第二，专线供电电压较高。高速公路通常都有专网专线来进行供电，通过箱变电压，实际电压会高于实际需求，因此在输送中要分析降压因素，在设计箱变时其功率通常也会高于实际使用值，这样也影响到灯具使用寿命。第三，三相电压不平衡。在安装照明系统时由于各方面因素的影响，导致没有严格遵循设计方案来操作，造成三相电压不平衡，影响设备功率，不利于设备的稳定运行。第四，电网输入电压存在波动。在专线供电方式中由于设备不确定性，有可能出现电压的波动，造成电能浪费。

3隧道智能节电技术的优势

隧道照明的智能控制系统本身适应性较强，能够较好地感受到隧道外亮度情况，并以此为基础来合理控制隧道照明系统，从而降低能源消耗，达到高效和节能的目的。另外，智能节电技术在使用中更加安全，在隧道口设置亮度传感器来感知外部亮度，以此来对隧道内的亮度进行选择，满足行车时需求，避免由于亮暗变化而发生事故。通过智能节电技术还能使灯具的实际功率低于其额定功率，延长使用时间。应用智能的节电系统可以减少由于单侧关灯而造成的安全问题。该技术操作简单，可以有效防止照明的过度用电，满足当前节能减排的需求。在社会用电量中，照明用电是其重要的组成部分之一。而道路照明用电占据了整个照明用电中的20%~30%。当高速公路处于山区时，不可避免地要进行隧道建设。要想保证汽车能够畅通地行驶，隧道照明系统是至关重要的一个环节。因此，如果不采取智能的节电技术，照明用电量将很难下降。通过节电技术，能够一定程度上缓解能源负担，保护生态环境，降低公路的运营成本，同时通过当前先进的照明技术，更加有利于营造良好的隧道行车环境，保障安全行驶，使高速公路的经济效益和社会效益有所提高。

4高速公路隧道照明智能节电措施分析

4.1设计科学合理的照明控制系统

洞外的亮度是照明系统设计中的重要指标，很多隧道并没有结合实际情况而直接采用规范最大值，导致浪费严重。同时隧道的交通情况也影响着照明需求的大小，交通量较大时，其电能需求量通常也会更大。在通过时间来控制照明系统时，设定好白天和夜晚的具体开灯时间。在夏季时，昼长夜短，而在冬季时，昼短夜长，春秋两季则昼夜较为持平，因此如果不结合具体实际情况来调节和设定照明系统，在一年时间内都采用固定的开关灯时间，就会造成电能资源的大量浪费。虽然可以通过管理维修人员现场设定调节时间，但是这也会增加公路的维护管理费用。在当前可以通过新手段来解决这一问题，也就是在隧道内外实际照度对比值大于1∶15时，控制器会将白天照明灯自动打开。如果隧道内外实际照度对比值小于1∶15，则会自动将夜晚照明灯打开。除此之外，在照明系统管理过程中要做到进行更加全面和细致的监管和控制，以取得良好的节能环保效果以及照明效果。

4.2优化照明供配电系统

在隧道照明系统设计中，必须要具有科学合理的供配电系统，一方面要满足隧道行车对于照明的基本需求，另一方面不能由于变压器负荷率较低而造成过多浪费。其次要尽可能的选用节能设备，例如LED照明灯具。如果在隧道中已经安装了高压钠灯，为了使电能损耗降低，可以与节能镇流器搭配使用。以实际的隧道结构为基础，科学计算线路情况，对灯具以及线路的铺设方式进行优化，实现节能作用。举例来说，对于高压钠灯可以采用照明节电控制设备，结合钠灯的启动特性，采用全压启动，在灯具运行十分钟后，可以发现放电管冷端温度较为平稳，灯泡的各项参数处于正常状态。通过慢斜坡降压法来调整输出电压，这样不会产生冲击电流，借助时控电路来进行负载运行以及供电电压的自动编程，降低灯具温度以及能耗量。照明节电设备控制效果如图1所示。

4.3保证电路通畅，维护隧道配电设备

在高速公路隧道的实际运营中，要时刻确保电路保持通畅状态，维护隧道通行环境，定期对配电设备进行全面的保养和维护，加强隧道实际管理，这对于隧道的交通安全有着至关重要的作用。随着当前经济和科技的发展，社会进步显著，在高速公路设计方面也逐渐趋于完善，具有更加齐全的功能，同时行车安全也逐渐得到保障。因此可以需要采取操作简单、经济实惠、先进可靠、易于检修的机电系统来更新和替换原有设备，实现智能化、信息化、自动化的隧道运行管理，保证隧道运营的科学性和合理性。

4.4采用钠灯和LED灯结合的方案

当前越来越多的高速公路隧道采用了LED与高压钠灯结合的照明方案。高压钠灯透雾能力较强，在自然光照强度较高时，黄色光的对比灵敏度较高，能提高观测效果。同时由于隧道封闭没有外来光源，LED灯显色性较好，能够满足驾驶需求，同时其成本较低。在高速公路隧道出入口处对于安全性能的要求较高，因此对照明亮度需求更大，可以结合LED等和高压钠灯，通过组合照明的方式来满足照明系统的亮度需求，既能提高照明效果，同时也能使其效率大大提升，降低能耗。

4.5采用智能照明控制模式

由于技术的要求差异，当前主要采用手动和时序的照明控制方式，节能效果不佳。LED灯由于能够实现无极控制，因此为照明系统的智能控制提供良好条件。系统自动地检测车流量以及隧道内部和外部的亮度情况，对灯具进行自动的调节，满足隧道行车需求，同时避免出现白洞和黑洞效应。

5结束语

总而言之，隧道照明系统的智能节电技术能够更加合理地控制照明情况，提高车辆行驶安全度，降低事故发生率。同时通过有针对性的照明调节，根据实际需求来控制照明亮度，解决当前隧道照明系统能耗较高的问题，提高其经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]黄程云,韩哲.智能照明节电控制新技术[J].节能技术,2013(6):572-574.

[2]张雄,都震林,高玉顺.高速公路照明节电与无极调光的应用及分析[J].公路交通科技(应用技术版),2015(1):276-278.

[3]王少飞,涂耘,邓欣,等.论公路隧道照明节能[J].照明工程学报,2012(3):106-112.

[4]潘国兵,刘圳,李灵爱.公路隧道节能照明研究现状与展望[J].照明工程学报,2017(1):102-106.

作者：宋磊 单位：甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司