摘要：結合隧道交通與隧道內實際環境的具體需求，分析公路隧道照明控制方式現狀，提出適合公路隧道的智能照明控制系統，探討該系統對提升隧道照明質量、增加節能效益方面的貢獻。

0.引言

公路隧道的照明系統，是為了把必要的視覺信息傳遞給駕駛員，防止因視覺信息不足而出現交通事故，從而提高駕駛上的安全性、增加司乘人員的舒適感。隧道照明與普通道路照明的顯著不同是隧道白天也需要照明，而且白天照明的問題比夜間更加復雜。

1.隧道照明設計的現有標準

隧道好照明設計的參照標準主要有以下這些：

GB/T 31832-2015 《LED城市道路照明應用技術要求》

GB/T 34846-2017 《LED道路隧道照明專用模塊規格和接口技術要求》

DB52/T 1496-2020 《高速公路隧道照明設計規程》

DB41/T 1606-2018 《公路隧道照明系統運行規程》

DB32/T 3692-2019 《城市隧道照明設計標準》

DB14/T 722-2012 《公路隧道照明設計規范》

JTG/TD70/2-01-2014 《公路隧道照明設計細則》

目前這些標準主要著重于規范公路隧道照明設計中如何選擇合適的光源(燈具)，隧道各個分段照度與均勻度的要求等光學參數。

而針對隧道智能照明控制系統的方案論述較少，也較為籠統，尚無法很好地指導設計。

2.隧道智能照明控制系統現狀

(1)按回路控制

LED光源大量應用之前，隧道照明控制系統大多采用分回路按洞外亮度或按時序控制加強照明。此方式通過開關照明回路的方式增減工作燈具，從而達到控制照度輸出的目的。組合一般照明和應急照明回路，能夠滿足“晴天、陰天、重陰、夜間、深夜”等不同的工況要求。

其優點在于控制系統組成簡單，控制可靠性高。其缺點體現在一下幾個方面：

a.施工成本高。因同一供電距離內有多個供電回路，造成電纜數量相對于其他方案成倍增加，布線施工費用大幅上升。

b.照明效果欠佳。因控制方式為回路開關控制，當關閉部分照明回路時，該工況下照明燈具間距過長，造成隧道路面連續且反復交叉出現“亮帶”和“暗帶”，形成斑馬效應;或當關閉一側基本照明(深夜)時，造成各行車道之間的照度不均勻，使得隧道照明縱向均勻度過差，以致駕駛員的視覺效果變差并會加重視覺疲勞。

c.僅依靠時序和采集洞外照度值控制隧道內燈具的開關，并沒有利用其他數據形成一個可控的閉環系統。忽視了燈具的調光特性，不能滿足現代復雜的隧道內環境、交通工況等變化需求。

(2)按回路調光

隨著LED光源的大量應用，實現燈具的調光成本越來越低，系統的可靠性也大幅上升。在原本的回路開關基礎上再加上調光總線，從而實現對每個分段的燈具亮度輸出調節功能。

相對于傳統的回路控制方案，其優點在于：

a.大幅減少供電回路的數量，降低電纜的布設與施工成本。

b.同一段內所有燈具統一調節亮度輸出，避免了回路開關方案中由于照度不均勻而導致的斑馬效應。

c.燈具負荷比較平均，不會由于部分燈具使用頻度不一致而導致光衰不平衡。

d.可以根據燈具的光衰特性，在使用初期限制其亮度，保證在燈具整個生命周期內照度輸出恒定。既節省了能耗，又有助于延長燈具使用壽命。

回路調光控制的局限性是尚無法對每一盞燈具進行獨立的控制，并獲取燈具的工況狀態數據。

(3)有線單燈控制

今年來隨著物聯網技術的蓬勃發展，市面上也開始出現通過數字通訊總線對隧道照明燈具實施單燈控制的方案。一般采用RS485或DALI協議作為通訊協議，可以通過的地址對每一盞燈具進行調光與開關控制。并實時反饋每一盞燈具的電壓、電流、功耗、溫度等工況運行參數，當燈具故障或具有故障隱患時可以馬上向管理人員報警，以便及時安排更新與維護。

這種新方案的優點是，可以進一步減少供電電纜的使用量，并可以掌握每一盞燈具的實時狀態。

但是就目前來講，其造價還是比較高昂，同時引用了大量的高新通訊技術，調試復雜，系統可靠性與穩定性反而不及回路調光的方案。方案整體性價比不高。

(4)無線單燈控制

同時，針對一些隧道照明改建類項目，現場不具備二次布線的條件。目前也有一些隧道照明改造時開始嘗試采用無線通訊的單燈控制。理論上也能達到有限單燈控制同樣的功能效果。

但依目前實際使用的情況來看，隧道內電磁環境相對比較復雜，很容易受到各種無線電噪聲的干擾，系統穩定性較差。無法滿足隧道照明控制對于可靠性的嚴格要求。

3.LED燈具調光總線的選擇策略

目前常用的燈具調光接口一般采用PWM調光與0-10V調光兩種方式

(1) PWM調光

通過控制PWM占空比來實現燈具的調光輸出。

優點是電路結構簡單，成本低廉。

缺點是長距離傳輸容易引起波形畸變，影響調光效果，同時較容易發生頻閃的問題。

(2) 0-10V調光

通過調節總線電壓來實現燈具的亮度調節。

優點是通用性強，調光無頻閃，效果穩定可靠。

缺點是總線發生短路時，燈具將調至較暗，影響現場照明效果。

綜上所述，目前常用的兩種調光技術在隧道照明的應用中都有其局限性，無法完全滿足公路隧道照明嚴格要求。

所以，在公路隧道照明的調光總線，建議采用0-5V的反邏輯電平。0V代表亮、5V代表暗。這樣既可以保證信號穩定，無頻閃。同時還能夠保證在總線發生短路故障時，燈具能夠保持高亮度，無法滿足現場照度要求標準，造成安全隱患。

4.隧道智能照明控制系統相關產品介紹

4.1 功能介紹

一般通用智能照明控制系統拓撲圖如下圖所示：

在隧道智能照明的應用中，系統可以在監控室實現遠程控制，場景設定，日光照度采集自動控制等功能。

4.2 現場應用產品介紹

4.2.1 調光驅動器

ASL220-SDx/16系列或ASL210-SDx/16系列調光器驅動器(以下簡稱調光器)，是基于ALIBUS總線智能控制系統的調光模塊，該調光器通過弱電控制強電，采用先進的單片機技術，是具有高穩定性、高可靠性的智能控制模塊，配合其他控制模塊如：智能面板，觸摸屏實現照明控制的智能化。

4.2.2戶外照度傳感器

戶外照度傳感器ASL220-L/O對弱光也有較高靈敏度;具有測量范圍寬、線形度好、外殼防護等級高、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠等特點，適用于各種場所，尤其適用于城市道路照明、景觀照明等應用。

5.結束語

綜上所述，公路隧道運營各個系統息息相關，將智能控制技術與隧道照明相互融合，則可以使公路隧道光環境系統集合智能、監控、節能等特點，做到照明系統集中控制，光源亮度、色溫智能可調。

審核編輯：湯梓紅