目前隧道照明的能耗有70%左右是浪費(fèi)在過渡照明上。因此，隧道照明節(jié)能，首先必須從減少過度照明著手。若要減少過度照明，就要求照明燈具的功率能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)控。那種用單純減小燈具設(shè)計(jì)功率以減少過度照明的方法是不可取的。因?yàn)檫@種方法會(huì)使照明系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后亮度就會(huì)低于規(guī)范要求。到那時(shí)，除非增加燈具數(shù)量，否則就只有采用降低行車速度或頻繁更換光源的方法來解決了。調(diào)整照明強(qiáng)度有兩種方式，一是采用多回路進(jìn)行分級(jí)調(diào)光。通常最多只分到6級(jí)，即白天4級(jí)，夜晚2級(jí)。這種簡(jiǎn)單分級(jí)方式依舊存在較為嚴(yán)重的過度照明。二是采用無級(jí)調(diào)光。這種方式只需要二個(gè)回路，即基本照明回路和加強(qiáng)照明回路。這種無級(jí)調(diào)光方式是基于LED光源基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。它可使燈具亮度根據(jù)需要任意調(diào)整，隧道內(nèi)需要多亮，照明燈具就提供多大的亮度，在滿足規(guī)范的前提下避免了過度照明，最大限度地節(jié)約了電能。2008年10月份通車的合肥市壽春路隧道就是采用這一方案的典型工程。
3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖(2-1)為壽春路隧道LED照明亮度智能無級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)施方案。洞外亮度監(jiān)測(cè)裝置將檢測(cè)到的隧道洞外亮度信號(hào)傳送至控制裝置上，再由其換算后輸出0～5V直流模擬信號(hào)去控制LED燈具的輸出功率，從而達(dá)到控制被照?qǐng)鏊炼鹊哪康摹?/p>
圖(2-2)為采用LED亮度智能無級(jí)控制的合肥市壽春路隧道，為雙向4車道。
圖(2-3)為安景高速公路前家山隧道LED照明亮度智能無級(jí)控制現(xiàn)場(chǎng)圖片。從圖中可以看出采用LED光源光線明快，色彩清晰。
從圖(3-1)中可以看出，兩種方案一次性投資費(fèi)用相差并不大，但由于LED燈每年可節(jié)省近40萬元電費(fèi)，若隧道在設(shè)計(jì)車流量條件下按規(guī)范要求開燈，則不到3年即可收回增加的投資。
6 結(jié)束語
本文的工作主要有5點(diǎn)，1)洞外亮度、光源、電源與設(shè)計(jì)的冗余系數(shù)大小是隧道照明能耗的主要影響因素;2)采用LED隧道照明可簡(jiǎn)化供電回路設(shè)計(jì)，節(jié)約電纜與變壓器的投資;3)LED調(diào)光控制可基于洞外亮度與交通量，實(shí)現(xiàn)按需照明，大大減少照明能耗;4)雖然目前LED隧道燈比高壓鈉燈貴，但實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制后這具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，投資回收期一般為3年左右。
參考文獻(xiàn)
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3.2控制方式
3.2.1基本照明控制
隧道內(nèi)基本照明的特點(diǎn)是工作時(shí)間長(zhǎng)，需要24小時(shí)持續(xù)照明。根據(jù)這一特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)基本照明亮度時(shí)考慮了足夠的冗余量。但在使用時(shí)，我們并不需要將設(shè)計(jì)冗余全部用上，即滿功率工作;而是需要多少功率就提供多少功率。在未來若干年內(nèi)，當(dāng)燈具出現(xiàn)一定的光衰時(shí)，可通過控制系統(tǒng)相應(yīng)增加燈具的輸出功率，使隧道內(nèi)的基本照明強(qiáng)度始終都能滿足規(guī)范要求而又不會(huì)產(chǎn)生過度照明。
3.2.2加強(qiáng)照明控制
隧道加強(qiáng)照明燈具早晨開啟和晚上關(guān)斷的時(shí)間以及燈具開啟后的亮度調(diào)節(jié)均由控制裝置進(jìn)行控制。控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的洞外亮度數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算后去控制洞內(nèi)燈具的輸出功率。這種自動(dòng)跟蹤洞外亮度，調(diào)節(jié)洞內(nèi)亮度的照明方式，有效避免了過度照明，實(shí)現(xiàn)了按需照明的目標(biāo)，最大限度地節(jié)約了電能。
3.2.3應(yīng)急照明控制
隧道的應(yīng)急照明燈具又兼做基本照明燈具，均由EPS電源供電。當(dāng)市電斷電時(shí)，控制裝置瞬間將基本照明燈具的功率同步控制到額定功率的15%左右。這使得系統(tǒng)在市電斷電情況下應(yīng)急照明的配光特性與原先的基本照明相同，最大限度地避免了交通事故的發(fā)生。
4 LED調(diào)光控制的優(yōu)越性
隧道采用LED照明亮度智能無級(jí)控制系統(tǒng)后，節(jié)能只是其優(yōu)越性的一個(gè)方面。由于節(jié)能，它的工作溫度絕大部分時(shí)間都處在一個(gè)較低的水平。而工作溫度的降低，又會(huì)衍生出其他的效益：
(1)亮度無級(jí)控制，比分級(jí)控制的同類燈具更節(jié)能40%，比鈉燈照明節(jié)能70%～90%。
(2)由于一年中只有夏天的中午，加強(qiáng)照明燈具才接近滿功率工作，大多數(shù)時(shí)間均在10%～60%的功率下工作;而基本照明的設(shè)計(jì)冗余留到遠(yuǎn)期再用，近期的工作功率也低于燈具的額定功率。這使得燈具和電源的長(zhǎng)期工作溫度非常低，不僅可大幅減小LED的光衰，還延長(zhǎng)了LED和電源的壽命。
(3)下半夜功率可同步減半，燈具配光特性保持不變，避免了單側(cè)關(guān)燈所產(chǎn)生的危及行車安全的斑馬效應(yīng)。
(4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只須2個(gè)回路，即一個(gè)基本照明回路和一個(gè)加強(qiáng)照明回路。基本照明又兼應(yīng)急照明;當(dāng)市電斷電時(shí)，所有基本照明的功率均降至額定功率的10%，從而確保了照度的均勻性。
(5)當(dāng)隧道未達(dá)到設(shè)計(jì)車流量時(shí)，可依據(jù)規(guī)范對(duì)洞內(nèi)照明強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)折減，折減量可根據(jù)需要任意設(shè)定，以確保在滿足規(guī)范的前提下最大限度地節(jié)約電能，避免過度照明，使系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師們追求的按需照明的設(shè)計(jì)理念。
(6)與分級(jí)調(diào)光系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可節(jié)約相當(dāng)數(shù)量的電纜、控制箱及相應(yīng)電氣的費(fèi)用。
5 LED調(diào)光控制的經(jīng)濟(jì)性
在計(jì)算鈉燈分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)與LED智能無級(jí)控制系統(tǒng)投資運(yùn)營(yíng)費(fèi)用對(duì)比時(shí)，我們選取了一條2km的隧道作為對(duì)比隧道。該隧道設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h，單向2車道，設(shè)計(jì)車流量700輛/h。隧道路面寬度10.5m，采用水泥路面。
圖(3-1)為鈉燈分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)與LED智能無級(jí)控制系統(tǒng)各項(xiàng)費(fèi)用的投資運(yùn)營(yíng)對(duì)比直方圖。投資費(fèi)用包括燈具、電纜和電氣設(shè)備(包括變電站、應(yīng)急電源、配電箱(柜)以及燈具以外的電器等)。天氣情況按每年晴天165天，云天100天，陰天50天和重陰天50天進(jìn)行計(jì)算。電費(fèi)按商業(yè)用電價(jià)1元/kWh計(jì)算。
