电磁感应在杨家湾隧道照明中的节能研究

刘继伟 陈黎融 王登峰

摘 要：在高速公路隧道照明中，为实现隧道照明控制的智能和节能，本文结合目前隧道照明的控制现状，设计了基于感应线圈的灯具控制系统，为山区中短隧道群的照明节能研究进行了探索。

关键词：隧道照明；电磁感应；节能研究

如何实现高速公路隧道照明的节能，并能创造良好的视觉环境，从而满足过往车辆的需要，是高速公路运营管理一直研究的方向。通过对中短隧道照明节能的实践和研究，我们在确保隧道良好照明的条件下，针对高速公路中短隧道特别是车流量相对较小的山区隧道，设计出了隧道照明电磁感应节能控制系统。本文以秦岭山区杨家湾隧道照明改造工程为实例，对隧道的照明控制进行了深入的实践和研究，取得了良好的节能效果。

一、电磁感应概述

该照明控制系统通过在路面上铺设环形车辆检测线圈，当检测到车辆通过时，隧道内的控制设备自动控制灯具的开启和关闭，从而达到节能的目的。

环形线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量就可以检测出车辆的存在。

二、工作原理

电磁感应技能控制系统由车辆检测器、主控制器、照明控制器、照明灯具等几部分组成；由多匝导线绕制线圈，埋设在隧道入出洞口，通过探测车辆在感应线圈上电感量变化来确定有车辆驶入隧道；当车辆通过感应线圈时，导线圈的电感量发生了一些变化，这个变化被检测到，通过智能控制器判断出有车辆，并通过输出继电器输出信号给主控制器，主控制器通过控制总线传送控制信号，实现对照明灯具的控制。

三、灯具的选用和布设

LED灯可以实现灯具的智能调光；自感应系统使灯具的开启和关闭相当频繁（与车流量等量），LED灯具有高效节能和使用寿命长等特点可进一步实现节能，考虑以上因素故选用LED灯具，所有灯具只设一组开关，全亮或全灭。

目前，公路隧道照明应用的LED灯产品良莠不齐，不同厂家的相关参数及配光曲线也不相同，通过比较本系统采用了灯具效率不小于80%，整灯光通量不小于90lm/w灯具的配光曲线，并结合隧道内不同亮度段的照明亮度指标，计算隧道照明采用LED灯的布设方案，隧道灯具设计了入口段，过渡段和出口段共三段。

四、系统的设计与实现

该控制系统在十（堰）天（水）高速公路杨家湾隧道进行了改造实验，杨家湾隧道位于秦岭山区，单洞长850米，双向四车道。通过改造，在隧道入口和出口车道均布设了环形检测线圈，布设安装了控制系统。当车辆压过隧道入口检测线圈1进入隧道时，照明灯具开启；当车辆压过出口检测线圈2驶离隧道后，照明灯具关闭。

系统各模块和功能为车辆检测器：对通过车辆进行检测，实时上传车辆占用车道号、过车时间、过车数量、车速等信息。主控制器：接收车辆检测信息，发送调光控制指令；还可以结合实时时钟生成时序控制策略，对开启灯具所需亮度进行调节，达到更好的节能效果。照明控制器：接收控制总线上的调光指令，按照相应驱动LED照明灯具，实现照明控制。

五、节能效果比较分析

经过对该隧道2015年全年用电情况进行统计分析，与2014年同期用电量进行对比，隧道车流量没有较大的变化，日均在350辆左右，改造完成后，隧道照明开启时长由原来的每天24小时开启，减少为日均7.1小时，每天比改造前缩短16.9小时，照明效能节约70.42%。

六、结语

该隧道照明节能控制系统适用于单洞长度在1000米左右，日均车流量在400辆的中短隧道中使用，为解决和控制隧道运营成本、资源合理利用等起到了积极作用，为山区高速中短隧道的照明提供了较好的解决方法，特别是在山区高速公路中短隧道群中应用更能体现其节能效果。

参考文献：

[1] 李娟.有关城市下穿隧道照明设计的探讨[J].城市建设理论研究，2012（11）.

[2] 宋白桦，李鸿，贺科学.公路隧道照明的研究现状和发展趋势[J].湖南交通科技，2005（3）.

作者简介：刘继伟，工程师，自动控制专业。