[科普中国]-隧道照明

隧道照明控制方式

隧道照明控制方案的实施，依赖于先进控制技术和控制方式的支撑。隧道照明控制方式在很大程度上体现出隧道运营管理的现代化程度。隧道照明系统配置了照明控制桁/配电箱，能实现现场人工控制和自动控制，并且预留了远程控制模块，提供控制照明设施的继电器接点，将照明区域控制单元直接与照明控制柜/配电箱的继电器接点相连，以实现对照明设施的远程控制。隧道照明控制方式有以下几种：

①人工控制方式。其是指隧道管理人员根据洞外亮度、交通量等参数，人工选择控制方案。具体地说，就是根据洞外亮度（S）、交通量、平均车速及天气条件等因素的变化。由公路隧道管理人员手动控制照明回路的开/关或无级调控照明亮度，其可细分为远程人工控制方式和本地人工控制方式。本地人工控制方式早期多用于长度较短、运营管理没备较简单的公路隧道。

②自动控制方式。其是指照明控制系统根据实时采集的洞外亮度、交通量等参数，自动调控照明亮度。

目前，隧道照明的自动控制是利用光亮度检测仪、车辆检测器等没备采集的相关照明控制参数，由电子设备直接控制照明回路的开/关或无级调控照明亮度，无须人工参与控制过程，其可细分为远程自动控制方式和本地自动控制方式。在自动控制方式下，隧道照明控制系统根锯实H寸采集的洞外亮度(S)、交通量、平均车速等照明控制参数，自动调控隧道内照明亮度；隧道管理人员也可根据实际运营管理情况，由自动控制方式切换到人工控制方式，改为手动操作。国外早在20世纪80年代就已经开始采用这种控制方式，我国目前多数公路隧道也都采用了自动控制为主、人工控制为辅的照明控制方式。

③智能控制方式。其是在自动控制方式的基础上，采用短时交通流预测理沦，应用人工智能、擘家系统、模糊控制、神经网络、遗传算法等智能控制技术，按公路隧道照明亮度递减适应曲线进行动态调光控制，以达到安全、舒适、高效、经济的照明效果。该方式重点突出节能控制的特点，体现绿色照明要求，追求“按需照明”的理想没计目标。随着工业自动化水平的提高和照明光源的发展及照明灯具的改善，智能控制方式将会得到更为广泛的应用。

上述照明控制方式中，人工控制方式的优先级最高，自动控制方式优先级低于人工控制方式。照明控制宜采用以智能控制或自动控制为主、人工控制为辅的控制方式。1

隧道照明控制系统种类目前，隧道照明控制系统主要包括以三种：

①集中式控制系统。其是最常见的一种控制方式，即由中央计算机管理整个照明系统，作为系统的集中处理单元。集中式控制系统(Centralized Control System．CCS)的优势在于可以充分发挥管理决策的集中性；缺点在于一旦中心计算机出现故障．整个照明系统将全部瘫痪，容易酿成隧道交通事故。由于短隧道控制点数较少，配以全套的控制设施成本较高，故可由中央控制窒对照明没施进行控制与管理，以减少投资。

②分布式控制系统。其特点是以分散的控制适应分散的控制对象一一隧道照明设施，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的，具有较高的稳定件、可靠性和可扩展性。分布式控制系统(Dist ributed ControlSystem．DCS)的优势在于各控制部分相对独立，某部分出现故障并不影响其他部分，系统仍然可以运行。这种控制系统具有分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便的特点。

③现场总线控制系统(Fieldbus Cont rol System．FCS)。其是分布式控制系统向全数宁化发展的结果。现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之问的数字式、串行、多点通信的数据总线。与DCS不同的是，这些现场装置输出(或输入)的信号是数字信号而非传统的模拟信号。现场总线控制技术以数宁信号取代模拟信号，大量现场检测与控制信息就地采集、处理、使用，许多控制功能从控制室移至现场没备。这样不但使系统集成大为简化、维护变得十分简便。而且使系统的可靠忭进一步得到提高。1

常用设备LED隧道灯光效高优质高亮度LED光源

配光科学合理，满足隧道各个路段的照明均匀度和防眩光要求

光源模块化设计，每一块模块可单独安装拆卸，维护方便快捷，降低了一系列费用

系列产品种类丰富，可满足隧道的引入段、过渡段、根本段和出口段灯四个区段照明要求

无极灯隧道灯无极灯，也称无电极灯、感应灯。是一种没有电极和灯丝的照明设备，它通过灯管外的磁环产生电磁波激发灯管内的物质工作。例如低压气体无极灯内充填的是汞蒸气和稀有气体的混合气体，汞原子被电离、激发后释放出紫外线照射到灯管壁的荧光物质上，荧光物质发出可见光。虽然也填充了汞，但其固汞含量要低于荧光灯。其工作频率通常达到数百万赫兹，远高于普通的白炽灯和节能灯。由于省去了灯丝和电极，可以制成环形、螺旋形或管状等各种形状。其工作寿命可达近10万小时，工作效率也很高。

钠灯隧道灯钠灯，是指以金属钠蒸气为工作物质的照明装置。钠灯的灯管内也会充填汞和稀有气体，但实际上起作用的是钠蒸气。钠被电离、激发后会发射出589nm的黄色光线，这些光线直接用于照明，而不是像荧光灯那样激发荧光物质发出白色的可见光。

低压钠灯:工作时其电弧管内的蒸汽压为0.7～1.5帕，光近乎单色，集中在580纳米和589.6纳米，对人眼较敏感的黄光区域，所以发光频率高达150流明/瓦以上，但显色性太差，只用于不需分辨颜色的场合，特别是街道照明。

高压钠灯:提高纳的蒸汽压，并加入少量汞，光线的谱线更宽，所以显色性比低压钠灯好，色温为2100开，光效为72～130帕流/瓦，是道路照明的主要光源，也用于舞台等场合的照明。

主要问题隧道照明中必须考虑某些特殊的视觉现象，为了对隧道照明进行优化设计，就有必要先了解些基本的视觉问题。在白天，驾驶员进入隧道时会遇到如下视觉问题：刚进入隧道由于白天隧道外的亮度相对于隧道内的高很多，如果隧道足够长，驾驶员看到的是黑乎乎的一个洞，这就是“黑洞”现象；如果隧道很短的话，在驾驶员面前就出一个“黑框”。进入隧道后由明亮的外部进入一个较暗的隧道，视觉会有一定的适应时间，然后才能看清隧道内部的情况，这种现象称为“适应的滞后现象 ”。在隧道中间段，由于汽车排出的废气集聚，形成烟雾，汽车前照灯的光会被这些烟雾吸收和散射，形成光幕和降低前方障碍物与其背景（路面，墙面）之间的亮度对比度，影响障碍物的能见度，给视觉功能带来不利影响。隧道出口处会出现一个很亮的出口，对驾驶员会产生强烈的眩光，从而看不清路况，容易发生车祸。为此隧道照明通常分为入口照明，内部照明和出口照明。其中对入口照明的要求更加严格，要求从与外界相仿的亮度逐渐降低。具体而言，白天隧道入口照明的亮度要根据隧道外的亮度，车速，入口处的视场和隧道的长度来确定的。

技术标准国际照明委员会将隧道入口照明分为（从隧道口开始）阈值段和过渡段。而日本的隧道照明标准中更进一步将隧道入口照明分为引入段，适应段，过渡段。阈值段是为了消除“黑洞”现象，让驾驶员能在洞口辨认障碍物。隧道过渡段照明是为了避免阈值段照明与内部基本照明之间的强烈变化而设置的照明段，其照明水平进一步逐渐下降。