胡志广 严峻 岳兴金
中国建筑一局（集团）有限公司 北京市 100000
摘要：隧道需在进出口段和过渡段设置基本照明和加强照明。基本照明是为保障行车安全沿隧道全长提供基本亮度的措施; 加强照明是为有效解决隧道进出口段亮度梯度过大现象而专门设计的。隧道照明系统所要求的亮度并非一个固定值，它是随隧道外太阳光照、车流量情况而相应变化的，因此智能化、节能化的隧道照明系统是未来隧道照明的趋势。而在实际工程中，隧道照明多采用高压钠灯等传统光源，且多采用分级照明的方法来实现隧道照明，这种照明方式亮度分极少，并没有实时考虑天气、车流量等因素，照明系统效率低下，照明费用高。
关键词：隧道；照明；智能调光系统
随着我国的经济发展，公路及山地城市内的隧道规模不断扩大、种类逐渐增多、设计车速和交通量也不断提高。现如今，各城市为了提高其核心竞争力，越来越重视城市特色、城市形象与交通工程建设，而交通工程作为连接各个城市的纽带，得到了城市政府部门的认可与重视。作为交通重要组成部分的隧道，在展现城市魅力和促进城市经济发展中占有重要的地位，隧道照明设计是隧道设计的重要组成部分，其中有许多影响隧道安全通行的问题，迫切需要对其进行深入的研究并提出解决办法。
一、概述
隧道工程源远流长，与古代人们生活息息相关，古代人开挖洞穴以供栖身，这是最早的隧道工程。之后随着人类的发展和社会的进步，不同用途的隧道随之出现。随着隧道工程领域相关研究的不断深入，新工法、新技术、新结构等不断涌现，极大地促进了公路隧道的发展。隧道通常是指修建在地质层中的地下通道类工程建筑物。隧道在公路、铁路、矿山、水利、市政和国防各个方面被广泛应用。因此，可以简单理解为“地下通道”，也可以扩展到地下空间利用的各个方面，把地下通道和洞室都称为隧道。 隧道以交通运输隧道和水工隧道为主。隧道作为交通运输程、江河等障碍，改善运输条件，缩短里程，节省大量运费，减少对植被的破坏，提高运输能力与速度，使线路更加平缓顺直，提高舒适性，增加隐蔽性且不受气候影响，满足人们出行的要求，取得可观的经济效益。由此可见，隧道建设对于交通的发展起着积极的促进作用。
二、隧道照明智能调光
隧道照明系统从洞外亮度 L20（S）到洞内亮度变化控制是一个繁杂的动态系统，由于不同季节、不同天气的昼间洞外亮度差异很大，而洞外亮度 L20(S)又是隧道照明的最基础数据，直接影响进入隧道各照明适应段（入口段、过渡段和出口段）的亮度，此外，不同时段的交通量差异很大，而交通量与隧道亮度的需求成正比，显然照明亮度是与用电量成正比的。为了避免驾驶员出现视觉障碍，保证驾驶安全，应该按不同条件调整各照明段的亮度，以使隧道洞内外亮度协同变化，使其更加符合人眼适应规律，更加科学合理，更加有利于节能减排，因此，隧道照明控制模式就显得尤其重要。通过之前学者的研究成果可以发现，隧道照明无线控制系统设计通常采用 Zig Be，WIFI，GPRS 等无线技术，通过系统监测洞外亮度、交通量等条件的变化，传递到设备终端，控制洞内亮度。运用隧道照明无级调光控制系统，采用 LED 作为光源，实现自适应控制。
三、隧道照明智能化控制
隧道照明具有灯具数量多、管理区域长、维护难度大的特点。隧道照明与行车安全及隧道防灾救援等密切相关，需要较高的可靠性和稳定性，集中控制中心管理人员必须及时掌握灯具状态。在信息化、智能化迅速发展的今天，采用照明智能控制系统进行实时监测，会大大增加隧道安全运营的可靠性。现行照明智能控制系统主要包括回路控制方案和调光控制方案。
1、隧道照明设计及智能控制系统。
隧道照明智能控制系统综合考虑隧道内的车流量、天气、行车速度以及隧道长度等多种因素，实现智能的光源调控，不仅能满足任何情境下行车对照度的需求，还能达到较好的节能效果。智能照明控制系统能实现对照度的连续调光，不再仅仅依靠时间控制和光敏开关来调节照度，而是通过光度计对洞外照度的采集来实时监测洞外实际照度变化，从而实现对照明灯具的实时调节，满足不同天气、不同车流、不同车速、不同隧道路况等状态下的照明要求，实现隧道内照度与隧道外照度的和谐统一，防止在隧道出入口出现“黑洞”或“白洞”效果，确保了车辆通行安全。
2、回路控制方案。回路控制型照明智能控制系统主要依靠主控制器、工控机、显示器、远程数据集中器等来对隧道照明 系统进行分组控制，实现实时的状态监控、时控和遥控。回路控制型智能照明控制系统依靠总线或通信接口形式，通过开关控制器对灯具回路进行启停控制，达到亮度和节能要求。该系统借助分时段控制和数模转换器能进行照明自主控制，但不能实现无极调光，也不能满足隧道调光需求。但其集成化、模块化的控制模式较为便捷，而且连接设备监控系统，投资成本不太高。
3、调光控制方案。LED灯、无极灯等新型高效节能灯具在隧道照明应用中的普及和推广，为照明智能控制系统实现无极调光创造了条件，不同类型的调光控制方案可以根据工程实际情况进行科学的选择。当前应用较多的方案包括脉)中宽度调制方案0～10V／1～10 V方案、数字式可寻址方案、CAN总线方案、RS一485接口方案、DMX51 2方案等。其中脉冲宽度调制方案和0～10V／1～10V方案在隧道智能照明控制系统中使用频率较高。脉冲宽度调制方案对于隧道条件差、控制点数多的环境较易适用，与0～1 0 V／1～10 V方案相比更便于远距离传输。
（1）脉冲宽度调制方案。脉冲宽度调制方案的原理是通过软件对占空比进行调节从而实现对电流的控制。采用这种调制方案是利用开关元器件通断来实现调光的目的，不仅调光的精确度较高，而且没有色谱偏差。同时，高频状态下即使脉冲占空比在信号传输过程中丢失，也不会对调光效果造成影响，有着较高的容错性，适合环境要求较高的调光控制需要。
（2）0～10 V／1～10 V方案。该调光方案的原理也是通过电压变化来改变电源输出电流来实现调光的目的，只是使用的调光器不同，不具备灯具关闭功能，但具有模拟量调光、线性调光、直观控制的特点，在特低电压状态下也能确保其安全。但传输距离较远时要加装中继模块。两种调光方案调试便捷，成本不高，能根据需要进行亮度调节，更好地满足隧道照明大范围、远距离和统一调光的需求。
4、PWM调光控制。PWM调光控制是通过专用接口驱动器根据占空比对输出电流进行调节以实现对亮度进行控制的照明智能控制方法。这种方法不仅成本较低，而且能实现回路调光、单灯调光和无级调光。其缺点是：如在一个长隧道中采取单灯控制则需要数量很大的区域控制器，安装位置选择受限，而且有较大的线路铺设任务，使前期施工和投入运营后的维护难度都大大增加，不利于后期运营的管理。
隧道照明直接影响着行车安全、成本投入和电力能耗，照明控制系统的优劣也直接影响隧道的照明和节能效果。相关人员需要不断地研究创新来优化智能化控制系统，以最先进的控制技术和设备来控制隧道照明系统，增强隧道照明的功能和节能效果，为交通运输行业创造更大的价值。目前我国公路隧道在不断进行节能改造，隧道照明设计也不断地创新和优化，所以通过选用节能灯具以及结合运用现代信息化手段，探究开发智能照明调光系统很有必要，这不仅能保证隧道的运营安全，而且能达到理想的节能效果。
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