岳秀坤

(山西欣奥特自动化工程有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

我国是一个多山的国家，很多高速公路都有隧道路段，为了保证车辆在高速公路隧道内安全通行，就需要在隧道内配备照明灯具，以保证隧道内亮度达到标准，传统高压钠灯功率90 W/盏，加强照明达到120 W/盏，维持一条长隧道的运行，一天的耗电量也是非常惊人，很多高速公路地处偏远山区，经济不够发达，车流量也较少，每天收取的通行费也仅能维持路段的基本运行，所以怎样改善隧道中的电能消耗问题已经成为亟待解决的问题。隧道无极调光照明控制系统有着能耗低、故障率低等优点，在众多技术中“脱颖而出”，在整个高速公路行业得到了推广应用。

1 系统组成和原理

隧道无极调光照明控制系统(以下简称本系统)主要由无极调光控制柜、亮度可控型LED照明灯具、系统控制器、洞内照度计、洞外亮度检测仪和上位机监控管理软件等组成[1]。

本项目小峰隧道采用亮度可控型LED照明灯具进行调光，与传统高压钠灯相比，具有美观、节能、光效高等优点，而且在灯具控制端增加了一个输出功率控制端口，通过DC0～5 V的模拟信号调光接口精准控制灯具的输出功率，进而达到调节灯具亮度的目的。这种传输方式的优点是控制线路简单，信号传输距离远，为了确保模拟信号的传输距离足够长，在进行灯具驱动电源设计时，可以将驱动电源的形式设计为电压控制电流源，控制输入端调整为高输入阻抗，以确保控制信号的长距离传输[2]。系统的控制距离计算如下：

S=ΔV/(N×Ic×R).

式中：S：可同步控制灯具亮度的距离，单位为km；N：灯具数量，按5000盏计算；Ic：控制输入端在5 V时的控制电流，取5×10-8A；R：1.5 mm2控制线每公里的线阻，为11.694 Ω/km；ΔV：控制线允许的最大电压降，取0.05 V。

由此计算出系统可同步控制的距离为:

S=0.05/(5000×5×10-8×11.694)km=17.10 km.

经过计算结果得知，模拟控制信号采用DC0～5 V电压完全可以满足控制信号的长距离传输。

本系统分为自动控制和手动控制两种模式。在自动控制模式时，变电所内隧道无极调光照明控制系统控制器根据隧道洞口环境亮度(由洞外亮度检测仪测得的隧道中心轴线20°范围内的亮度值)，将亮度信号转换为4～20 mA的标准信号，通过控制线缆传送至无极调光控制柜内，由此判断洞外亮度处于何种工况，同时隧道管理站上位机将隧道监控系统提供的每车道一小时平均车流量下发至变电所内系统控制器(特殊情况下可采用交通量预置方式)，系统控制器根据洞外亮度值、车流量信息和设计冗余，分别计算出隧道入口段、过渡段、出口段加强照明和洞内基本照明亮度值，再将其转换为DC0～5 V模拟信号输出，控制隧道内照明灯具的输出功率，从而达到隧道内亮度调整的目的，本系统可根据安装在加强段的洞内照度计的反馈值进一步精准调光。

隧道管理站无极调光系统上位机通过以太网光端机与变电所内的下位机进行通讯，利用无极调光监控平台软件，可以实现远程控制，参数修改设定，实时信号反馈等功能。

2 加强照明控制调光

在白天，车辆进入隧道时，视觉上会产生“黑洞效应”，所以需要开启洞口加强照明，系统控制器根据洞内外亮度、车流量和设计冗余等信息，经计算后将其转换为DC0～5 V的直流模拟输出信号，通过调节加强照明灯具上的LED驱动电流，从而调节隧道出入口加强照明亮度值。夜间，加强照明灯具由监控平台系统关闭回路，不再调光。白天加强照明调光分级见表1。

表1 加强照明调光分级组合表

3 基本照明控制调光

隧道无极调光照明控制系统控制器根据车流量信息、设计冗余和不同的时间段，调节基本照明灯具的亮度；由于洞内基本照明长时间开启，照明灯具出现光衰，洞内照度计测得的数值低于设计标准，系统控制器自动调节输出电压，调整基本照明灯具亮度，使洞内亮度满足设计要求。

4 控制回路设置

本项目在小峰隧道左侧和右侧电缆桥架上各敷设一路加强照明控制总线和基本照明控制总线，每侧的加强照明控制总线覆盖入口段和过渡段，每侧的基本照明控制总线覆盖隧道全段。隧道入口段和过渡段的加强照明灯具的控制端均接入加强照明控制总线，洞内基本照明、基本兼应急照明灯具和应急停车带灯具以及出口加强照明灯具的控制端均接入基本照明控制总线。这种回路布设方案可以在保证安全运行的前提下，最大限度节约电缆耗用量，减少工程总造价。

5 结束语

隧道无极调光照明控制系统在右平高速小峰隧道得到应用。本系统运行稳定，最大限度节约了电量，避免了不必要的电能浪费，得到业主的一致认可，而且降低了照明系统故障率，不用像以往凭经验或者利用时间继电器来控制照明回路，极大提高了业主的工作效率。近几年，智慧高速在浙江、河北等地得到推广应用，无极调光技术凭借自身优势，一定可以在未来智慧高速中得到广泛应用。