应用Excel和CAD软件的隧道照明调光系统节能和经济性评价方法

段玉良，李 卓，滕兆娣，王晓明

(1.中交水运规划设计院有限公司，北京 100007; 2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，西安 710075；3.中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089; 4.中咨华科交通建设技术有限公司，北京 100195)

引言

目前，我国已是世界上公路隧道最多、最复杂、发展最快的国家。截至2019年底，全国公路隧道19 067处、1 896.66万米，较上年增加1 329处、173.05万米,其中特长隧道1 175处、521.75万米，长隧道4 784处、826.31万米[1]。

常规理念的隧道人工照明系统中，LED灯具已成为应用主流。新建隧道多采用LED隧道并设置根据洞外亮度、车流量等变化进行实时无级调光智能照明调光系统；隧道运营年限较长、采用高压钠灯等其它光源的隧道，也在2019年交通运输部全国范围内组织开展的促进公路隧道提质升级行动中，升级替换为LED及智能调光系统。

同时，由于常规LED隧道照明系统仍属于人造光源，其运行仍需要耗费电能，而对太阳能等天然光的利用较少。因此，近年来，国内外也提出了光伏发电系统、光导照明、蓄能发光涂料等新理念、新技术，并展开了一些试点性的研究。

不可否认，LED灯具及智能调光系统的应用，对隧道照明节能起到了非常积极的作用。但是，LED智能调光系统的节能评价、经济性评价仍缺少合理的分析体系和方法。如部分评价中，以已然逐步淘汰的高压钠灯作为节能对比对象；部分评价虽然以LED进行对比，但其节能效果以LED全天全功率运行进行节电率分析；显然，建立在上述对比方法基础上的节能和经济性评价并不能反映实际情况。

新理念新技术应用方面，太阳能等绿色能源的利用提供了新的思路和前景。但由于LED智能调光系统的运营电费实施前难以预估，也造成经济性评价较为困难，部分项目经济评价中通过放大传统LED照明系统的全功率运行时间和电费，来实现经济性评价理论计算中的经济合理和可推广性。

出现这一现实问题的原因主要在于，LED照明系统的调光需要以隧道洞外实时亮度为参数进行调光，其实际运营电费在设计阶段较难估算。本文提出LED照明系统采用智能调光的节能对比分析和用电量估算方法，以期让隧道照明新技术的节能和经济性评价更为客观、公允。

1 隧道智能调光及节能基础

1.1 隧道照明调光的节能基础

隧道照明调光控制的核心问题在于实现“安全”和“节能”的均衡，不能为了“节能”过度压减隧道照明指标。

隧道照明控制节能的主要原理是通过采用合理的控制方式、结合环境工况(隧道洞外亮度、洞内能见度、天气状况等)、和运营工况(交通量、平均车速等)参数，结合控制系统所确定的算法，实现隧道照明的“按需照明”，减少过度照明，以实现节能。

由于LED灯具在启动和调光方面具有快速、实时的优势，理论上可实现动态无级的平滑调光，工程应用中可近似认为，LED照明系统根据实时检测到的环境工况和运营工况数据实现实时调光，即实现“按需照明”。

1.2 LED智能调光系统调光应用现状

目前，我国新建隧道和改造项目多采用LED智能照明调光系统，其中以亮度无级调光最为常见，其调光策略是通过检测实时洞外亮度L20(S)、实时交通量N、以及行车速度V，形成照明亮度需求模型与照明实时需求值；之后再结合灯具调光技术完成整个照明系统的实时调光。

随着照明理论的发展，目前国内外展开了基于辐射学、光环境理论等不同的研究，其研究思路有所差异，但均提出了隧道照明系统除应结合洞外亮度进行洞内亮度的实时调整外，还应结合洞外色温进行洞内色温的实时调整，即其调光策略中除上述的L20(S)、N、V三个实时测定变量外，还增加了洞外色温Ra20(S)的实时测定变量。

1.3 LED智能调光系统节能评价的难点

隧道照明系统、供配电系统需要满足设计所考虑最不利状况下的照明和用电需求，系统的设计和安装功率，参考设计规范结合国内调研经验数据所给出的建议值进行即可。

但是对于智能调光系统，由于L20(S)、N、V及Ra20(S)均为实时测定的随机变量，不同地区、不同隧道均有不同的规律和实时值，在设计阶段进行准确预测较为困难。这就造成了设计阶段对系统的节能和经济性评价随机性较大，采用不同的规律预测和变量数据设定，得到的运行用电量差异较大。

同样，由于应用LED智能调光系统的隧道照明运营用电量难以预测和估算，就使得采用遮光棚、光导照明、蓄能发光材料等新技术理念的课题及应用研究中，经济性评价较为困难。

2 基于调光曲线的AutoCAD图形法节能率评价

2.1 节能评价统一对比模型选择

目前，不同调光系统或新理念新技术中涉及较多专利，而对于工程应用，同样并不需要过度关注不同调光或节能的具体技术细节，对于其应用与推广可以参考“黑箱理论”，只关注采用该系统时，所增加的设备投资能否通过运营节能收回并取得较好的经济性收益；或者虽然有一定的投资增加，但可较好地提高行车安全性、舒适度等。

由于舒适度等现阶段较难以进行定量分析，因此，在现阶段的节能评价中，在保证满足国家规范所要求的照明指标的前提下，节能和经济性评价仍应放在首位。

实际运营和节能评价中，可以近似认为LED灯具无级调光后，可使照明系统始终运行在规范所规定的“按需照明”临界值。因此，可以将规范所规定的照明最低指标作为不同调光系统的节能和经济性评价的统一对比模型。当需要考虑照明系统的安全冗余时，将该照明需求指标适当放大考虑安全冗余系数即可。

2.2 节能评价的理论基础

2.2.1 隧道照明计算基础

根据《公路隧道照明设计细则》规定，隧道照明计算如下：

(1)隧道亮(照)度计算

隧道照明主要分为入口段、过渡段、中间段、出口段。其照明计算中，入口段1的亮度Lth1计算见式1，入口段2、过渡段1、过渡段2、过渡段3的亮度值Lth2、Ltr1、Ltr2、Ltr3分别取Lth1的0.5、0.15、0.05、0.02倍[2]。

Lth1=k×L20(S)

(1)

式中，L20(S)为洞外亮度(cd/m2)；k为入口段亮度折减系数。

隧道中间段照明亮度Lin根据交通情况(单向或双向交通、行车或行人)、交通量及隧道设计速度查表确定；出口段分为出口段1和出口段2，其亮度Lex1、Lex2分别为Lin的3倍和5倍。

由于亮度的计算较为复杂、计算量较大且由于计算中涉及多个假定的技术按参数，因此，工程应用中，隧道照明亮度的手工计算中，多采用平均换算系数法进行，在无实测条件下，黑色沥青路面可取15 lx/(cd·m-2)，即照度Eav等于15倍的亮度L。平均照明计算见式(2)。

(2)

式中：Eav——平均照度(lx)；

η——利用系数,查灯具参数表进行确定；

φ——传统光源的光通量或LED灯具的整灯光通量，为厂家产品参数；

ω——灯具布置系数；计算灯具光通量照明面积与W·S相同时，选1；

M——灯具的维护系数，根据目前规范，宜取0.7；

W·S——灯具照明的面积，即隧道路面宽度(m)与布灯间距(m)之积；

LpW——LED灯具的灯具效能(lm/W)；

Pd——LED灯具的整灯(或实时运行)功率，含电气附件功率等。

(2)隧道各照明段的长度计算

入口段长度根据隧道停车视距、隧道洞内净空高度计算；过渡段长度根据入口段长度及设计速度进行计算；出口段1和2通常取30 m，其余为中间段。

通常，隧道照明调光系统的节能控制仅涉及对各照明段的照(亮)度调整，而不涉及对照明段的调整。

2.2.2 不同调光系统节电率计算分析

对于特定的隧道，在某一特定时刻t0，其洞外亮度L20(S)、实时交通量N、设计速度V对于不同调光系统是相同的，此时，有以下结论：

1)在任一时刻t，应用不同的调光系统，所基于和面对的实时洞外亮度、交通量、运行速度等均相同。此时隧道各加强照明段、中间段等的实时亮(照)度需求值是特定的，不受照明调光系统及其它新技术选用的影响；

2)由于灯具的安装功率和布置方式结合假定的洞外亮度L20(S)、工可预测交通量N、设计速度V等确定，与调光系统无关；而对于任一时刻t，其运行功率受该时刻的L20(S)、交通量N、设计速度V影响；

3)通过式(1)可以看出，亮度需求值(及实时运行功率)与各计算参数变量均为正比关系，因此亮度需求值，是一个圆滑的连续曲线(如图2中的曲线1)。

4)实际应用中，考虑安全等因素，照明调光不能过于频繁，需要L20(S)、N、V的实时值按一定的区间进行近似简化并调光，即隧道调光的亮度曲线需要将亮度实时需求曲线的连续曲线简化为阶梯式的曲线(如图2中的曲线2)。

不同调光系统的节电基础是根据实时值，让各灯具在其设定的曲线在不同的情况下降功率运行。不同厂家对调光曲线级数及数值设定不同，带来不同的节电效果，设置的调光级数越多，各级的设定值越接近亮度实时需求曲线，则节电效果越好。

5)根据上述结论4)可知，不同调光系统的照明和节能差异在于不同的L20(S)、N、V时，其亮(照)度的实时取值设定。由于各照明段的照度计算均采用式(2)进行计算，对于特定隧道，其灯具选用及安装均确定，即式中的η、LpW、M、W·S均是定值，此时，照度Eav仅取决且正比于灯具的实时运行功率Pd；可知照明调光系统所设定的各照明段的亮度均仅取决且正比于该段单位面积的运行功率；进而有各照明段的实时运行总功率等于单位面积的运行功率和各照明段面积(即路宽乘以照明段长度)的乘积；由于特定隧道的路宽是定值，在任一时刻，各照明段的实时运行功率仅取决且正比于照明亮度与照明段长度的积。即：

照明段功率∝(照明亮度×该照明段长度)

在此基础上，根据积分知识，以各照明段的长度和亮度为x轴和y轴建立坐标系(见图2)，将不同调光系统的调光策略所设定的亮度曲线函数输入坐标轴，根据积分知识，不同曲线与x轴的面积的比率就等于不同调光曲线(调光系统)的实时功率之比，也就得到了两个不同系统的节电率之比。

图1 Excel求取隧道纵向长度位置与亮度坐标Fig.1 Excel to get the longitudinal length position and brightness coordinates of the tunnel

图2 AutoCAD绘制隧道纵向位置的亮度曲线图Fig.2 Bightness curve of tunnel longitudinal position drawn by AutoCAD

2.3 节电率评价的具体操作方法示例

对于工程设计人员，Excel和AutoCAD是最常见的软件。其中，Excel具有较好的数值和函数运算能力，AutoCAD绘制曲线较为直观且求取曲线面积极为简单。因此，结合两个软件各自的操作优势，将函数积分转化为AutoCAD中的图形面积计算可极大的简化不同调光系统节电率的计算。

下面以我国公路隧道规范要求的亮度曲线与CIE标准规定的适应曲线要求的过渡段照明进行能耗对比分析，来说明图形法在智能调光系统节能率评价方面的应用。具体步骤如下：

(1)提取CIE的亮度模型曲线(以过渡段照明的适应曲线为例)

根据CIE有关标准规定，隧道的过渡段照明适应曲线为Ltr=Lth1(1.9+t)-1.4。

采用具体的智能调光产品时，由于调光策略中的亮度曲线函数是厂家进行软件设置所必须的，因此，可由研发单位或厂家提供。

(2)通过Excel表格求取曲线绘图点

以设计速度80 km/h，纵坡为0例进行计算，在Excel表中通过亮度曲线求取不同长度位置处对应的亮度，Excel软件计算见图1。

图1中，A列的自变量t，为亮度曲线的自变量，其步长可在Excel表中自行设定，本例以0.5s为例进行，步长设定越小，AutoCAD所绘制图像越精确。

B列为隧道长度的纵向长度位置，即模型坐标系中的x坐标。

C列为x坐标对应位置上的亮度值。

D列为合成的(x,y)坐标。在Excel2016的计算中，将B、C列的数值转化为D列坐标的函数为D4=A4&","&C4。

相关计算函数及部分运算结果见表1。

表1 Excel求取隧道纵向长度位置与亮度坐标计算函数及结果

(3)在AutoCAD中绘制的亮度函数曲线

复制上述Excel表中所求的(x,y)坐标数据。

新建AutoCAD二维文件，输入“PL”命令，并粘贴输入所复制的(x,y)坐标信息，即可绘制出所求的亮度曲线。

(4)补充完善坐标轴和所要对比的基本对比模型的亮度曲线(本例为照明细则所规定的规范要求值)。补充完善后的亮度曲线如图2所示。

(5)通过AutoCAD求取两曲线与坐标轴的围合面积，并求其比值，即可得到两种亮度控制曲线的用电功率比。

对于示例所选取的两种亮度曲线可求得，按我国照明规范进行调光与按CIE建议的亮度适应曲线用电能耗比为1575：2037，即公路隧道过渡段采用我国规范进行调光约为CIE亮度适应曲线的0.77倍。

2.4 基于调光曲线的AutoCAD图形法节能率评价小结

2.4.1 主要应用

(1)不同厂家产品的节能比选方面的作用和意义。目前应用同样调光原理(如均为定色温亮度可调光)的系统，不同厂家的初始投资基本相当，此时，其运行过程中的节电率就成为比选的重要方向。运用上述方法，可方便地利用Excel及AutoCAD软件将不同厂家的不同智能调光系统中所设定的亮度调光策略计算公式或曲线，转换为AutoCAD图形，并求取不同系统的用电能耗比。

(2)对于建立统一对比模型和单一调光系统评价方面的意义。针对目前国内外智能调光系统没有统一的对比标准，如果能通过相关规定要求，各厂家、课题研究，在其产品、成果的节能评价时，必须以规范要求值进行能耗对比，则可将不同厂家的节能对比分析均以规范值为统一对比模型。考虑到规范要求的值为调光中要求必须满足的最低值，工程应用调光亮度需要比规范要求的最低值高出部分安全余量，由于上述对比方法直接以厂家设定的曲线进行对比，因此，并不影响能耗的比选。

此时，定义调光系统的安全裕量系数及能耗运行系数如下：

1)将待评价调光系统的亮度曲线与规范要求亮度曲线的比值定义为安全裕量系数；

2)将某时刻下，待评价调光系统与规范要求系统值的用电能耗比定义为能耗运行系数。

则不同厂家均可以规范要求值为统一的对比模型，并声明为“应用厂家某系统时，照明安全裕量系数为a时，照明系统的能耗系运行数为b即可。

此时，对于不同厂家智能调光系统产品的运行节能率评价就均为直观和简单。

2.4.2 主要问题

该方法仅能对初始投资相当，且可以方便取得厂家调光策略设定函数或曲线的不同LED智能调光系统进行运行节电率的对比性分析。

但是，由于该方法未结合洞外亮度曲线等实时值，也就无法预估不同时段所需要降功率的幅度和运行时间长短，因些，仍无法直接对系统的年均用电量进行估算。这就造成当两个系统初始投资差异较大(如采用蓄能发光材料、光导系统等新技术)时，由于无法估算系统的年运行电费及不同系统的运行电费差额，就无法进行资金回收年限和全寿命周期经济评价。

因此，仍有必要，参考上述图形法进一步总结和研究不同系统的用电量。

3 基于洞外亮度曲线的AutoCAD图形法用电量估算

3.1 年运营用电量的估算难点

第2章节方法可以求得不同智能调光系统的运行用电能耗比，由此可知：

(1)不同厂家智能调光系统用电量及经济性评价：将智能调光系统与规范要求最低亮度指标的用电能耗对比后，只需知道规范要求最低亮度指标的年用电量，即可求得采用智能调光系统时的用电量，并进一步进行经济性评价。

(2)应用新理论理念的智能调光系统的经济性评价：将其与采用目前主流应用的无级调亮度调光系统进行能耗对比后，只要知道采用该系统和常规无级调光系统年用电量及电费，即可从经济的角度评价该系统的推广价值和意义。

(3)年运营用电量估算难点：由于隧道照明的亮度和运行功率并非恒定的，随着变量L20(S)、N、V在实时变化，其全年用电量并不能以某个恒定功率乘以加强照明和基本照明、应急照明的年开灯时间来计算。根据第2章节所述内容可知，要估算求得满足规范要求最低亮度指标的年用电量，必须取得并依托于全年不同日期、月份、季度的洞外亮度曲线情况进行加强照明用电量的计算。

3.2 用电量估算的经验类比法

由于涉及多个变量，计算困难，因此，对无级调光系统的年用量通常可采用经验类比法进行估算。即选取项目周边环境工况、和运营工况相近的同等规模隧道的年用量作为参考，再以该隧道调光策略的亮度曲线作为对比曲线采用上节方法求得不同调光系统的能耗比，推算出调光系统的用电量。

但是经验类比法仍然存在两个问题：一是所选取的参考隧道与拟估算隧道的各种参数条件的差异极大的影响估算结果；二是，所选取的参考隧道照明系统本身是否为全寿命周期经济最优、是否还有较大优化空间、运营中调光系统是否得到有效运行等情况较难确定和控制。这就造成不同人员选取不同隧道其计算结果可能存在较大偏差，进而影响相关计算和评价的客观性。

3.3 基于洞外亮度曲线的AutoCAD图形法用电量估算

3.3.1 智能调光系统实时检测参数对照明亮度的影响分析

隧道照明智能调光系统涉及到的L20(S)、N、V三个因变量有以下特点：

1)行车速度V需要统计多个车辆的行车速度，且高速公路隧道中多数车辆均根据限速要求行驶；因此用电量估算时，可认为V为恒定且接近设计速度，其照明计算系数的影响较小。

2)公路隧道中，交通量N增长较为缓慢。结合我国公路隧道交通量增长规律，可以认为通常一个照明分期(5年)内对照明折减系数的较小。

3)对部分高速公路隧道长隧道照明的分析，入口段过渡段照明通常占全线用电量的70%左右，而洞外亮度L20(S)由于在全天不同时段差异极大，根据入口段亮度计算公式可以看出，洞外亮度的值的变化幅度可达数千cd/m2，是照明调光的最主要因素。

因此，对于入口段和过渡段照明，目前主流调光系统多将仅将V、N的数据用于划分大的照明等级，不频繁调整；进而将无级实时调光的因变量简化为L20(S)。

对于中间段和出口段，由于用电量相对较小，考虑上述V、N的变量特点，简单分级调光即可。以下主要对入口段和过渡段的实时调光用电量估算展开相关分析和研究。

3.3.2 入口段和过渡段用电量计算理论基础

用电量 (kWh)=运行功率P(kW)×开灯时间t(h)

同上述节电率求取的思路类似，通过公式1所描述的隧道亮(照)度计算公式，可以看出，对于特定隧道确定了灯具和调光系统，用电量仅取决于洞外亮度的实时值和该亮度值的维持时间。即

用电量∝(洞外亮度的实时值×该洞外亮度的维持时间t)

由于不考虑调光的全功率运行(假定全功率运行刚好满足设计假定的洞外亮度值，本文假定洞外亮度取3 000 cd/m2)的用电量就是安装功率与开灯时间的积，很容易计算，因此，可以将全功率运行时的洞外亮度曲线作为对比的基础曲线。应注意，由于安装功率按假定洞外亮度进行计算和安装，因此，当洞外亮度大于假定的洞外亮度时，用电量计算时应按假定洞外亮度值进行。

根据积分知识：以洞外亮度为y轴、洞外亮度的维持时间t为x轴建立坐标系，通过求取洞外实时亮度曲线、全功率运行，分别与x轴围合的面积,这两个面积之比即为用电量之比。就可以通过全功率运行的电费求得根据洞外亮度变化实时调光后的用电量。

因此，求取采用无级调光系统后的用电量则转变为对洞外亮度曲线的求取。

3.3.3 洞外亮度曲线的取得

(1)洞外亮度曲线的简化：虽然隧道洞口的天气和洞外亮度每天均在变化，但由于隧道照明调光系统评价中，主要以年单位时间段进行用电量及回收期的估算和评价。因此追求完全准确的日变化曲线进行节能和经济评价即不现实也无意义，评价中选用经过简化、相对稳定的月平均曲线、季度平均曲线、年平均曲线等即可。

(2)洞外亮度曲线的观测取得：目前洞外亮度曲线求取主要通过长时间的观测，对于新建隧道也主要是参考项目附近情况相近的隧道实测情况。

(3)洞外亮度曲线的模型取得：目前已有部分学者在尝试通过不同的理念建立隧道洞外亮度模型，并结合实际调研进行模型的修正。2018年许景峰[3]结合重庆部分隧道建立了基于辐射度学的隧道洞外亮度不同月份的模型，文献资料显示，该模型与重庆、拉萨等地的实测结果误差较小。根据该模型，可以获得隧道洞外亮度的日变化曲线、月变化曲线、年变化曲线。

本文在采用类比法进行用电量估算时，结合许景峰等人建立模型的洞外亮度变化规律经济性分析。即采用该模型所得到的不同月份时，典型隧道洞外亮度曲线中每天中不同洞外亮度的时间，并与洞外亮度标准值(本文为3 000 cd/m2)进行对比，进而估算出全天的降功率比例和运行时间；进而求得考虑洞外亮度调光的用电量估算。

3.4 基于洞外亮度曲线的AutoCAD图形法用电量计算示例

贵州某隧道为单洞双车道单向行车，沥青混凝土路面，隧道建筑限界净宽10.25 m(行车道路面宽8.75 m)，净高限界5 m，隧道设计速度为80 km/h。左线长2 908 m，右线长2 915 m。设计小时交通量为2017年197 veh/hln，2027年378 veh/hln，2037年867veh/hln，设计阶段洞外亮度取3 000 cd/m2。

下面基于洞外亮度模型的AutoCAD图形法对隧道进行用电量预估，主要步骤和方法如下。

3.4.1 入口段、过渡段的用电量估算

由于隧道入口段、过渡段的亮度与洞外亮度成正比，不考虑降功率调光时灯具效能的降低时，隧道实时用电功率与洞外亮度成正比。为此，此次按洞外亮度(3 000 cd/m2)的曲线为例进行分析。

(1)首先以洞外亮度为y轴、开灯时间为x轴建立坐标系。

(2)在CAD中，求得按规范要求的计算系数时下，全功率运行时的入口段和过渡段的洞外亮度曲线，并求得该曲线与x轴所围合的面积。

(3)绘制各月份的典型洞外亮度曲线，并该曲线与x轴所围合的面积。

由于缺少项目所在地的洞外亮度模型与曲线，此次参考上述许景峰所建立的重庆地区模型进行研究。该隧道为南向偏西的隧道，将参考模型中各月份亮度曲线导入AutoCAD中，为方便说明，且各月曲线本身必然与实际存在一定误差，因此，为简化计算，此次将相近月份的曲线按同一曲线简化计算(按各月的具体曲线分别计算将更为符合实际)，如图3所示。

图3 洞外亮度年曲线简化图Fig.3 Simplified diagram of annual brightness curve outside the tunnel

(4)上述第2步和第3步所求得的两个曲线与x轴所围合的面积之比，即等于各月份的入口段和过渡段根据洞外亮度实时调光、和灯具全功率运行两种情况的能耗比。

(5)求取灯具全功率运行的用电量。

该隧道单洞加强照明13.86 kW，白日开灯12 h，每月全功率用电量约4 990 kWh。

(6)通过上述第4步所求得的两种运行模式的能耗比和第5步求得的全功率运行模式的用电量，即可求得根据洞外亮度实时调光时的用电量。

以该面积法求得不同月份隧道入口段、过渡段加强照明用电量见表2。

表2 隧道单洞入口段及过渡渡加强照明用电预估

3.4.2 中间段及出口段照明用电量估算

根据规范规定，单向交通隧道夜间交通量小于350 veh/(h·ln)，夜间可只开启应急灯。

该隧道初期交通量较小，按夜间只开启应急灯计算，不考虑洞内基本照明和应急照明调光时，隧道单洞应急照明年用电量为2.85 kW(应急照明的安装功率)×8 760 h(全年开灯时间)=24 966 kWh。洞内基本照明和出口加强照明年用电量为11.82 kW(安装功率)×4380 h(每天开灯12 h)=51 772 kWh。即单洞基本照明与应急照明年用电约76 738 kWh，电费以0.8元/kWh计算，则年运行电费约61 390元。

当考虑项目初期交通量较小，白天洞内照明按1.5 cd/m2进行调光，则年用电量约60 675 kWh，电费约48 540元。

3.5 基于洞外亮度曲线的AutoCAD图形法用电量估算小结

(1)由于隧道全功率运行时的用电量较容易计算，因此，可以将全功率运行做为智能调光用电量计算的基础对比曲线。

(2)根据照明计算参数变化及其对照明调光的影响程度，隧道用电量估算，可以分成入口段和过渡段照明、中间段照明和出口段照明两部分分别计算。其中入口段和过渡段照明可以基于洞外亮度曲线通过图形法进行用电量计算。

(3)计算采用常规的LED灯具及无级调光系统的年用电量及电费，则可采用遮光棚、光导、蓄能发光材料等系统的节能和经济性做出相对客观的评价。

4 结论

目前LED灯具及无级调光系统已是较为常规的隧道照明做法，但是由于实时调光所涉及变量较多，因此，其系统运行电费较难客观计算，也让其节能和经济性评价较为困难。本文主要从分析隧道照明计算公式的各变量间关系入手，结合亮度曲线对不同调光系统的节电率进行对比性分析，并通过计算灯具全功率运行用电费，得到采用智能调光的用电量估算值。

考虑函数积分的难度和计算量较大，通过常见的Excel和AutoCAD软件，将各种函数计算转化为求图形面积的方法进行计算，计算较为方便。本文主要以公路长隧道为例进行研究，所提出评价方法供同行参考。