高速公路隧道照明自动控制系统资料.pdf

第28卷第O5期 华 东 交 通 大 学 学 报 Vb1．28 No．05 2011年 10月 Journal of East China Jiaotong University Oct．．201l 文章编号：1005．0523(2011)05．0009．05 高速公路隧道照明自动控制系统 范士娟，李 伟 (华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室，江西南昌330013) 摘要 ：为解决隧道照明系统中存在的能源浪费问题 ，基于无级控制方法设计了一种隧道照明 自动控制系统。控制系统主要 由车流量采集器、车速采集器、亮度采集器、数据转换器、照明控制计算机、驱动电源和配套的LED隧道灯组成，控制计算机 收集各采集器的数据 ，按照调光控制逻辑和隧道照明控制模型调整洞 内LED灯的功率，实现隧道洞内照明亮度的连续调 节。对隧道照明控制模型进行了仿真试验，仿真试验数据和理论计算结果的误差小于2％，表明自动控制系统能够满足隧道 照明的实际亮度需求。与按最大亮度值考虑的HPS灯和LED灯相比，无级控制的LED灯可分别节能80％和35％以上 ，比4 级控制的LED灯节能2O％以上。 关键词：隧道照明；自动控制系统；无级控制方法；连续调光；节能 中图分类号：U459．2；TP273+．2 文献标志码：A 隧道照明是保障公路隧道安全行车和运营的重要组成部分，同时也是隧道内能耗最大的环节n，因 此，多个国家制定了隧道照明的设计规范，如CIE_2(commissioninternationaldeclairage)，BSb(Britainlight． ingstandards)和IES (illuminatingengineeringsocietyofNorthAmerica)等。对于隧道照明系统而言，照明 控制系统设计的好坏直接决定着整个照明系统的优劣。现有的控制方法主要包括手动控制方法、时序控 制方法和自动控制方法。手动控制和时序控制方法易于实施 ，在实际应用中稳定可靠，但不能够根据天 气、车流量和车速的变化对洞内亮度进行调节，基本上没有节能效果，存在着很大的电能浪费b。。自动控 制方法按调光的连续性可分为有级调光和无级调光。在LED灯应用于隧道照明之前，我国隧道照明系统 大多采用有级控制方式，但也存在着一些问题，主要表现在：① 因布线回路的限制只能做到2—4级自动控 制，洞外亮度、车流量和车速等参数只是在设计阶段以最大值考虑，最终各段照明亮度也始终是处于最大 值状态，照明系统效率偏低 ，存在着大量的电能浪费；② 营运过程中产生与行车安全和隧道监控之间矛盾 等问题 ]。本文利用LED灯的优越性能，尤其是它相比于其它照明灯具易于控制的特点，设计一种隧道 照明自动控制系统，可根据洞外亮度、车流量和车速的变化动态调整洞内亮度，实现隧道照明的连续调光， 不仅保证隧道的安全运营，而且降低隧道的电能消耗。 1 隧道照明系统的整体控制方案 本文设计的应用于隧道照明自动调光系统，主要由车流量采集器、车速采集器、亮度采集器、数据转换 器、照明控制计算机、驱动电源和配套的LED隧道灯组成，系统结构如图1所示。车流量采集器、车速采集 器和亮度采集器采集到的隧道车流量、车速和洞外亮度信息，经数据转换模块处理后传送给隧道控制室内 的照明控制计算机 ，按照事先设定好的调光控制逻辑，计算出洞内各区段的亮度，并根据隧道各区段亮度 收稿 日期：2011-09．10 基金项目：载运工具与装备省部共建教育部重点实验室开放基金项目 作者简介：范士娟 (1969一)，女，副教授，硕士，研究方向为隧道照明节能智能控制。 10 华 东 交 通 大 学 学 报 值 LED灯功率曲线计算出每一节点驱动电源所需输入的控制电压，通过信号传输电缆把调光控制指令 发送给各个驱动电源，驱动电源根据得到的指令调整LED灯的功率，并反馈相关信息给照明控制计算机， 实现对隧道内照明系统的连续调光。 照明控制 计算机 (智能控制器) LED隧道矧 lLED隧道