談高速公路隧道照明智能節(jié)電技術
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摘要：隨著國民經濟水平和科學技術水平不斷提高，為高速公路的建設提供了物質基礎，建設的數量和規(guī)模都逐漸增加。在高速公路隧道中，照明系統(tǒng)的耗電問題已經越來越突出，主要表現為運營過程中電能的浪費問題。應用智能節(jié)能技術，能夠更好地降低電能資源的消耗，節(jié)約電能成本，提供更加安全的行車環(huán)境，提高高速公路的經濟效益和社會效益?；诖耍U述當前隧道照明用電現狀以及智能節(jié)電技術的優(yōu)勢，并給出了智能節(jié)電的綜合措施，希望能給有關人員可供參考之處。
關鍵詞：高速公路；隧道照明；智能節(jié)電
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，處于封閉的環(huán)境中，能見度較低，并且通常存在一定的污染，相比于其他的公路路段，無論是行車安全、行車速度，還是通行指數都要差許多。在隧道的入口處，極容易產生黑洞現象，導致司機的視覺瞬間縮減甚至停滯，由于這種現象而導致的交通事故數不勝數。在隧道的中段，由于汽車廢氣聚集而導致煙霧的產生，前燈光線被煙霧散射吸收，產生的光幕使司機的能見范圍縮小，不利于司機的正常行駛。除此之外，在出口處，由于駕駛員從光線較弱的地帶行駛出，難以適應強烈的眩光，影響駕駛員視線，無法及時看清路況，容易造成交通事故。在高速公路的隧道中，如果照明系統(tǒng)設計的合理，在適當位置設置照明設施，就能有效地消除隧道行駛過程中的黑洞和白洞現象，對于行車安全有著至關重要的作用。
2高速公路隧道照明用電現狀
隨著科學技術突飛猛進，越來越多的高速公路路段都將迎來隧道建設，隨之面臨著高速公路的運營成本不斷加劇。為了降低電能資源的消耗，更好地節(jié)約資源，很多高速公路隧道照明系統(tǒng)上都采用高功率高壓氣燈，同時采用高反射率材料，縮短電纜長度。除此之外，合理的調節(jié)和布置洞外和配電房的亮度燈可以起到一定的效果。但是就實際來說，仍然存在著許多電能資源浪費的問題。在運營中，如果車流量減少，隧道往往采取開啟單側燈以及交錯間隔開燈等措施，這樣就沒有遵循照明系統(tǒng)改造設計的初衷，不利于與保障行車安全。因此要通過更加先進的智能節(jié)電技術，滿足隧道中對于照明條件的需求，從而合理利用資源，降低電能損耗。在現今節(jié)能減排社會的背景下，發(fā)展、優(yōu)化高速隧道照明系統(tǒng)意義重大。當前高速公路隧道電能浪費的原因主要有以下幾點：第一，隧道照明的亮度大于需求。在照明系統(tǒng)設計中要考慮車速問題以及洞口亮度問題，通常設計人員都會選擇其最大值作為照明燈具的功率和分布狀況的設計依據，這樣就造成了其亮度大于實際需求的問題。第二，專線供電電壓較高。高速公路通常都有專網專線來進行供電，通過箱變電壓，實際電壓會高于實際需求，因此在輸送中要分析降壓因素，在設計箱變時其功率通常也會高于實際使用值，這樣也影響到燈具使用壽命。第三，三相電壓不平衡。在安裝照明系統(tǒng)時由于各方面因素的影響，導致沒有嚴格遵循設計方案來操作，造成三相電壓不平衡，影響設備功率，不利于設備的穩(wěn)定運行。第四，電網輸入電壓存在波動。在專線供電方式中由于設備不確定性，有可能出現電壓的波動，造成電能浪費。
3隧道智能節(jié)電技術的優(yōu)勢
隧道照明的智能控制系統(tǒng)本身適應性較強，能夠較好地感受到隧道外亮度情況，并以此為基礎來合理控制隧道照明系統(tǒng)，從而降低能源消耗，達到高效和節(jié)能的目的。另外，智能節(jié)電技術在使用中更加安全，在隧道口設置亮度傳感器來感知外部亮度，以此來對隧道內的亮度進行選擇，滿足行車時需求，避免由于亮暗變化而發(fā)生事故。通過智能節(jié)電技術還能使燈具的實際功率低于其額定功率，延長使用時間。應用智能的節(jié)電系統(tǒng)可以減少由于單側關燈而造成的安全問題。該技術操作簡單，可以有效防止照明的過度用電，滿足當前節(jié)能減排的需求。在社會用電量中，照明用電是其重要的組成部分之一。而道路照明用電占據了整個照明用電中的20%~30%。當高速公路處于山區(qū)時，不可避免地要進行隧道建設。要想保證汽車能夠暢通地行駛，隧道照明系統(tǒng)是至關重要的一個環(huán)節(jié)。因此，如果不采取智能的節(jié)電技術，照明用電量將很難下降。通過節(jié)電技術，能夠一定程度上緩解能源負擔，保護生態(tài)環(huán)境，降低公路的運營成本，同時通過當前先進的照明技術，更加有利于營造良好的隧道行車環(huán)境，保障安全行駛，使高速公路的經濟效益和社會效益有所提高。
4高速公路隧道照明智能節(jié)電措施分析
4.1設計科學合理的照明控制系統(tǒng)
洞外的亮度是照明系統(tǒng)設計中的重要指標，很多隧道并沒有結合實際情況而直接采用規(guī)范最大值，導致浪費嚴重。同時隧道的交通情況也影響著照明需求的大小，交通量較大時，其電能需求量通常也會更大。在通過時間來控制照明系統(tǒng)時，設定好白天和夜晚的具體開燈時間。在夏季時，晝長夜短，而在冬季時，晝短夜長，春秋兩季則晝夜較為持平，因此如果不結合具體實際情況來調節(jié)和設定照明系統(tǒng)，在一年時間內都采用固定的開關燈時間，就會造成電能資源的大量浪費。雖然可以通過管理維修人員現場設定調節(jié)時間，但是這也會增加公路的維護管理費用。在當前可以通過新手段來解決這一問題，也就是在隧道內外實際照度對比值大于1∶15時，控制器會將白天照明燈自動打開。如果隧道內外實際照度對比值小于1∶15，則會自動將夜晚照明燈打開。除此之外，在照明系統(tǒng)管理過程中要做到進行更加全面和細致的監(jiān)管和控制，以取得良好的節(jié)能環(huán)保效果以及照明效果。
4.2優(yōu)化照明供配電系統(tǒng)
在隧道照明系統(tǒng)設計中，必須要具有科學合理的供配電系統(tǒng)，一方面要滿足隧道行車對于照明的基本需求，另一方面不能由于變壓器負荷率較低而造成過多浪費。其次要盡可能的選用節(jié)能設備，例如LED照明燈具。如果在隧道中已經安裝了高壓鈉燈，為了使電能損耗降低，可以與節(jié)能鎮(zhèn)流器搭配使用。以實際的隧道結構為基礎，科學計算線路情況，對燈具以及線路的鋪設方式進行優(yōu)化，實現節(jié)能作用。舉例來說，對于高壓鈉燈可以采用照明節(jié)電控制設備，結合鈉燈的啟動特性，采用全壓啟動，在燈具運行十分鐘后，可以發(fā)現放電管冷端溫度較為平穩(wěn)，燈泡的各項參數處于正常狀態(tài)。通過慢斜坡降壓法來調整輸出電壓，這樣不會產生沖擊電流，借助時控電路來進行負載運行以及供電電壓的自動編程，降低燈具溫度以及能耗量。照明節(jié)電設備控制效果如圖1所示。
4.3保證電路通暢，維護隧道配電設備
在高速公路隧道的實際運營中，要時刻確保電路保持通暢狀態(tài)，維護隧道通行環(huán)境，定期對配電設備進行全面的保養(yǎng)和維護，加強隧道實際管理，這對于隧道的交通安全有著至關重要的作用。隨著當前經濟和科技的發(fā)展，社會進步顯著，在高速公路設計方面也逐漸趨于完善，具有更加齊全的功能，同時行車安全也逐漸得到保障。因此可以需要采取操作簡單、經濟實惠、先進可靠、易于檢修的機電系統(tǒng)來更新和替換原有設備，實現智能化、信息化、自動化的隧道運行管理，保證隧道運營的科學性和合理性。
4.4采用鈉燈和LED燈結合的方案
當前越來越多的高速公路隧道采用了LED與高壓鈉燈結合的照明方案。高壓鈉燈透霧能力較強，在自然光照強度較高時，黃色光的對比靈敏度較高，能提高觀測效果。同時由于隧道封閉沒有外來光源，LED燈顯色性較好，能夠滿足駕駛需求，同時其成本較低。在高速公路隧道出入口處對于安全性能的要求較高，因此對照明亮度需求更大，可以結合LED等和高壓鈉燈，通過組合照明的方式來滿足照明系統(tǒng)的亮度需求，既能提高照明效果，同時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
由于技術的要求差異，當前主要采用手動和時序的照明控制方式，節(jié)能效果不佳。LED燈由于能夠實現無極控制，因此為照明系統(tǒng)的智能控制提供良好條件。系統(tǒng)自動地檢測車流量以及隧道內部和外部的亮度情況，對燈具進行自動的調節(jié)，滿足隧道行車需求，同時避免出現白洞和黑洞效應。
5結束語
總而言之，隧道照明系統(tǒng)的智能節(jié)電技術能夠更加合理地控制照明情況，提高車輛行駛安全度，降低事故發(fā)生率。同時通過有針對性的照明調節(jié)，根據實際需求來控制照明亮度，解決當前隧道照明系統(tǒng)能耗較高的問題，提高其經濟效益和社會效益。
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作者：宋磊 單位：甘肅紫光智能交通與控制技術有限公司